Ti-,3-Al基合金釬焊技術(shù)研究.pdf

1、該文針對航空航天工業(yè)的應用需求,對Ti<,3>Al基合金輻射加熱真空釬焊及氣體保護高頻感應釬焊進行了研究,分析了不同連接方法、不同釬料和連接參數(shù)條件下接頭的界面組織結(jié)構(gòu)和力學性能,初步確定了不同釬料的最佳連接規(guī)范參數(shù).采用輻射加熱真空釬焊,對于TiZrNiCu釬料釬焊接頭,界面處有Ti<,2>Ni、Ti(Cu,Al)2金屬間化合物和Ti基固溶體生成,大量的Ti<,2>Ni和Ti(Cu,Al)<,2>的形成降低了接頭的剪切強度;隨著連接溫

2、度的增加,Ti<,2>Ni和Ti(Cu,Al)<,2>增加,Ti基固溶體減少;延長保溫時間,接頭界面無新相生成,Ti、Al、Ni、Cu元素擴散反應更加充分,Ti<,2>Ni和Ti(Cu,Al)<,2>增加,Ti基固溶體減少;當連接溫度為T=1323K,連接時間為t=5min時,接頭的最高剪切強度為253.6MPa.采用輻射加熱真空釬焊,對于AgCuZn釬料釬焊接頭,在界面處生成TiCu、Ti(Cu,Al)<,2>金屬間化合物,大量的Ti

3、Cu、Ti(Cu,Al)<,2>的形成降低了接頭的剪切強度;隨著連接溫度的增加,TiCu、Ti(Cu,Al)<,2>增加;延長保溫時間,Ti、Al、Cu的擴散反應更加充分,TiCu、Ti(Cu,Al)<,2>的量增加;在連接溫度為T=1173K,連接時間為t=5min時,接頭的剪切強度最大為125.4MPa.采用氣體保護高頻感應加熱、AgCuZn釬料釬焊時,在一定的工藝條件下,接頭中有脆性化合物和氣孔生成,并產(chǎn)生了部分氧化.當連接溫度為

4、T=1133K,連接時間為t=5s時,接頭最高剪切強度為124.4 MPa,達到了輻射加熱真空釬焊的強度.因此可以認為Ti<,3>Al基合金采用AgCuZn釬料時,氣體保護高頻感應加熱釬焊是比較理想的,可以替代輻射加熱真空釬焊.采用氣體保護高頻感應加熱、TiZrNiCu釬料釬焊時,接頭的強度普遍偏低,最高的剪切強度只有102.1MPa,遠遠低于輻射加熱真空釬焊的強度,其原因是接頭中局部生成了過量的金屬間化合物,且產(chǎn)生氧化,接頭中含有較多

5、的氣孔等影響了接頭強度,因此可以認為TiZrNiCu釬料不適合在非真空條件下的釬焊.通過采用Marc非線性有限元軟件,對接頭區(qū)在冷卻過程中的應力變化、應力分布及裂紋敏感區(qū)域等進行了分析.模擬結(jié)果表明:在接頭界面端點附近應力產(chǎn)生集中,釬料中的應力較大,若在此存在脆性相,則該處將成為接頭的薄弱區(qū),在應力的作用下,裂紋易在此產(chǎn)生;釬料層厚度及釬焊壓力載荷對接頭殘余應力有影響,釬料層越薄,最大殘余應力越小,但釬料層厚度不能太薄,其厚度主要決定于