置氫TC4鈦合金與C-SiC復(fù)合材料釬焊工藝及機(jī)理研究.pdf

1、置氫鈦合金，即通過(guò)熱氫處理技術(shù)來(lái)改變鈦合金的相組成和微觀結(jié)構(gòu)，得到的熱塑性、熱加工性及擴(kuò)散性均有所改善的鈦合金，這是材料科學(xué)領(lǐng)域新興的一個(gè)熱門(mén)方向。目前，國(guó)內(nèi)外的研究主要集中在置氫鈦合金熱塑性、熱加工性以及殘鈦處理等方面，而對(duì)其連接方面的研究很少。C/SiC復(fù)合材料具有優(yōu)異的耐高溫、耐磨及抗氧化的特性。因此，實(shí)現(xiàn)兩種新材料有效連接，既可以應(yīng)用于先進(jìn)火箭推力室，又能為置氫鈦合金與異種材料的連接提供了技術(shù)參考。本文采用AgCu箔與Ni箔實(shí)現(xiàn)

2、置氫TC4鈦合金與C/SiC復(fù)合材料的釬焊連接，研究釬焊工藝參數(shù)對(duì)接頭微觀組織的影響規(guī)律；揭示界面產(chǎn)物形成的熱力學(xué)因素及機(jī)理；分析連接工藝參數(shù)對(duì)接頭力學(xué)性能影響規(guī)律，解明接頭的斷裂行為機(jī)制，優(yōu)化連接工藝。
　　采用AgCu箔連接時(shí)，典型的界面結(jié)構(gòu)為：置氫TC4鈦合金/針狀韋德曼組織/[Ti(s.s)+Ti Cu]過(guò)共析組織/(Ti22Cu+TiCu+Ti3Cu4)擴(kuò)散帶/Ag(s.s)+Cu(s.s)/TiCu+Ti5Si C3

3、x/TiC/C/SiC復(fù)合材料。當(dāng)T=840℃/t=10min時(shí)，接頭抗剪強(qiáng)度達(dá)到最高值97MPa。隨著釬焊規(guī)范的提高，接頭的抗剪強(qiáng)度均先增大后減小，TiC反應(yīng)層為斷裂路徑的關(guān)鍵。
　　采用純Ni箔釬焊時(shí)，典型的界面結(jié)構(gòu)為：置氫TC4鈦合金/過(guò)共析組織[TiNi+Ti(s.s)]/Ti Ni+少量過(guò)共晶組織[Ti222Ni+Ti(s.s)]/TiC/C/SiC復(fù)合材料。釬焊規(guī)范提高，接頭界面產(chǎn)物沒(méi)有明顯的變化。釬縫中部Ti2Ni層

4、中原本斷續(xù)分布的灰黑色塊狀的Ti(s.s)逐漸長(zhǎng)大；鈦合金側(cè)Ti2Ni+Ti(s.s)過(guò)共析組織厚度不斷增大，α-Ti的生長(zhǎng)更為粗大。當(dāng)T=1070℃/t=15min時(shí)，接頭的抗剪強(qiáng)度最高，達(dá)到110MPa。
　　氫改善鈦合金釬焊連接性的主要表現(xiàn)在：氫通過(guò)降低α→β轉(zhuǎn)變溫度、改變鈦合金微觀組織和增加位錯(cuò)密度，提高了鈦合金的超塑性流變能力，與釬料箔達(dá)到良好的接觸；氫的分解活化鈦合金待焊表面，使釬料和待焊母材較快達(dá)到原子間接觸；氫引起