非晶钎料真空钎焊TC4钛合金及不锈钢的研究

发布时间：2017-12-21 03:22

  本文关键词：非晶钎料真空钎焊TC4钛合金及不锈钢的研究　出处：《郑州大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 非晶态钎料 真空钎焊 TC4 不锈钢 显微组织 剪切强度 硬度

【摘要】：钛合金具有强度高、耐蚀性好及高温机械性能优良等优点,能够广泛地适用于航空、航天、军事等特殊和重要的工业领域。但是钛合金可加工性能差,并且价格较贵,寻求钛合金可靠的连接方法至关重要。Ti-6Al-4V,是钛合金中使用最多的合金之一。不锈钢是一种常用的工业和生活材料,具有许多优异的性能,应用十分广泛,且成本相对较低,然而钢铁的耐蚀性比较差,并且钢铁的比重较大。因而在某些情况下需要将钢与钛连接起来应用,才能充分发挥各自的优点。钛合金和钢焊接时接头易产生金属间化合物(Ti2Fe、TiFe、TiFe2等),焊接后接头内应力很大,造成接头性能较差。探索更为科学、高效的TC4钛合金和不锈钢焊接方法和焊接工艺,获得性能较好的接头,意义重大。钛合金和不锈钢的主要焊接方法为真空钎焊。真空钎焊具有焊接温度较低、钎焊试样不易受杂质气体污染、焊接变形小、残余应力小等特点。非晶钎料是一种新型的钎料,具有熔点低、焊接性能好,焊接方便等一系列的优点,故选择非晶钎料代替传统的晶态钎料进行真空钎焊。钛基非晶钎料作为真空钎焊TC4钛合金的重要非晶钎料,具有易于和母材产生相互扩散、成本较低等特有的优点。本实验采用传统的钛基非晶钎料Ti37.5Zr37.5Ni10Cu15真空钎焊不锈钢和TC4钛合金。另外通过在钎料Ti37.5Zr37.5Ni10Cu15添加一定量的合金元素Sn,制备出新的钛基非晶钎料Ti33.75Zr33.75Ni10Cu15Sn7.5和Ti32.5Zr32.5Ni10Cu15Sn10,在钎焊TC4与TC4时希望能够降低钎料的熔点,提高可焊性,并保证钎焊接头的力学性能。对钎料进行XRD测试可以确定三种钎料均为非晶态,对钎料进行DSC测试能够得到钎料的熔点,并且发现Ti32.5Zr32.5Ni10Cu15Sn10非晶钎料的熔点有所降低。在保温时间为10 min下,选取若干个不同的钎焊温度进行钎焊实验。对钎焊试样进行显微组织观察和机械性能测试。由SEM观察其钎焊接头的组织形貌,发现多数TC4和304SS钎焊接头内钎料靠近304SS母材侧存在明显的裂纹,而TC4和TC4的钎焊接头中焊缝和母材连接处均匀致密。对钎焊接头进行剪切强度的测试发现,钎焊温度为940℃,采用Ti37.5Zr37.5Ni10Cu15非晶钎料钎焊TC4和304SS,接头的剪切强度达到了122.14 MPa,根据EDS区域分析和接头EDS线扫描分析推断接头中产生了少量的金属间化合物(Ti2Fe、TiFe、TiFe2等);采用Ti37.5Zr37.5Ni10Cu15非晶钎料钎焊TC4和TC4接头的剪切强度达到了254.65MPa,且钎焊接头的硬度相对较低,由SEM观察到其接头中存在明显的网状组织结构,这种组织结构有利于钎焊接头中应力的释放,钎焊接头的连接质量较好。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG454

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本文编号：1314498