非晶釬料真空釬焊TC4鈦合金及不銹鋼的研究.pdf

1、鈦合金具有強(qiáng)度高、耐蝕性好及高溫機(jī)械性能優(yōu)良等優(yōu)點，能夠廣泛地適用于航空、航天、軍事等特殊和重要的工業(yè)領(lǐng)域。但是鈦合金可加工性能差，并且價格較貴，尋求鈦合金可靠的連接方法至關(guān)重要。Ti-6Al-4V，是鈦合金中使用最多的合金之一。不銹鋼是一種常用的工業(yè)和生活材料，具有許多優(yōu)異的性能，應(yīng)用十分廣泛，且成本相對較低，然而鋼鐵的耐蝕性比較差，并且鋼鐵的比重較大。因而在某些情況下需要將鋼與鈦連接起來應(yīng)用，才能充分發(fā)揮各自的優(yōu)點。鈦合金和鋼焊接時

2、接頭易產(chǎn)生金屬間化合物(Ti2Fe、TiFe、TiFe2等)，焊接后接頭內(nèi)應(yīng)力很大，造成接頭性能較差。探索更為科學(xué)、高效的 TC4鈦合金和不銹鋼焊接方法和焊接工藝，獲得性能較好的接頭，意義重大。
　　鈦合金和不銹鋼的主要焊接方法為真空釬焊。真空釬焊具有焊接溫度較低、釬焊試樣不易受雜質(zhì)氣體污染、焊接變形小、殘余應(yīng)力小等特點。非晶釬料是一種新型的釬料，具有熔點低、焊接性能好，焊接方便等一系列的優(yōu)點，故選擇非晶釬料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的晶態(tài)釬料進(jìn)行

3、真空釬焊。鈦基非晶釬料作為真空釬焊TC4鈦合金的重要非晶釬料，具有易于和母材產(chǎn)生相互擴(kuò)散、成本較低等特有的優(yōu)點。
　　本實驗采用傳統(tǒng)的鈦基非晶釬料 Ti37.5Zr37.5Ni10Cu15真空釬焊不銹鋼和 TC4鈦合金。另外通過在釬料Ti37.5Zr37.5Ni10Cu15添加一定量的合金元素Sn，制備出新的鈦基非晶釬料Ti33.75Zr33.75Ni10Cu15Sn7.5和Ti32.5Zr32.5Ni10Cu15Sn10，在釬焊

4、TC4與TC4時希望能夠降低釬料的熔點，提高可焊性，并保證釬焊接頭的力學(xué)性能。
　　對釬料進(jìn)行 XRD測試可以確定三種釬料均為非晶態(tài)，對釬料進(jìn)行 DSC測試能夠得到釬料的熔點，并且發(fā)現(xiàn)Ti32.5Zr32.5Ni10Cu15Sn10非晶釬料的熔點有所降低。在保溫時間為10 min下，選取若干個不同的釬焊溫度進(jìn)行釬焊實驗。
　　對釬焊試樣進(jìn)行顯微組織觀察和機(jī)械性能測試。由SEM觀察其釬焊接頭的組織形貌，發(fā)現(xiàn)多數(shù)TC4和304S

5、S釬焊接頭內(nèi)釬料靠近304SS母材側(cè)存在明顯的裂紋，而TC4和TC4的釬焊接頭中焊縫和母材連接處均勻致密。對釬焊接頭進(jìn)行剪切強(qiáng)度的測試發(fā)現(xiàn)，釬焊溫度為940℃，采用Ti37.5Zr37.5Ni10Cu15非晶釬料釬焊TC4和304SS，接頭的剪切強(qiáng)度達(dá)到了122.14 MPa，根據(jù)EDS區(qū)域分析和接頭EDS線掃描分析推斷接頭中產(chǎn)生了少量的金屬間化合物（Ti2Fe、TiFe、TiFe2等）；采用Ti37.5Zr37.5Ni10Cu15非晶