TC4钛合金与LY12铝合金的扩散焊接研究

摘要

钛合金和铝合金异种金属的扩散焊接在国民经济以及国防军事领域具有广泛的应用背景，两种材料的连接可以综合地发挥两种合金的各自优良性能，对于合理、充分、高效地利用钛合金和铝合金材料具有重要的意义。
　　 本论文采用真空扩散焊接的方法制备了钛合金(TC4)与铝合金(LY12)的扩散焊接接头。对TC4/LY12焊接接头试样进行了拉伸强度的性能测试、采用超声无损检测方法对TC4/LY12扩散焊接接头的界面结构进行了表征；通过XRD、SEM、EDS、显微硬度等测试手段对TC4/LY12扩散焊接接头的元素扩散以及界面处金属间化合物的形成进行了分析。
　　 TC4/LY12扩散焊接接头在工艺制度为：焊接温度570℃、保温时间60min、焊接压力10MPa时，抗拉强度值达到极大值31.70MPa。拉伸断口显微形貌结果表明断口发生在Al基体与扩散界面处，TC4侧拉伸断口存在一些细小的孔洞，而LY12侧则存在许多细小的颗粒状物质。
　　 焊接接头的拉伸断口的物相、能谱分析均表明，TC4侧拉伸断口存在的主要物质为α-Ti固溶体和少量TiAl_3金属间化合物，而LY12侧颗粒状物质主要为TiAl_3化合物和少量Al(ss，Ti)固溶体，此外，在颗粒状物质处还出现了少量的Mg元素的富集。因此，导致焊接接头断裂主要是由于金属间化合物TiAl_3的出现。
　　 焊接接头界面处反应层生成物由热力学和动力学因素共同决定，TC4/LY12扩散焊接接头金属间化合物反应生成主要分为以下几个阶段：有效物理接触阶段、α-Ti固溶体和Al(ss，Ti)固溶体形成阶段、TiAl_3形成阶段、金属间化合物反应层长大连成片状阶段。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1扩散焊接概述

1.1.1扩散焊接

1.1.2扩散焊的分类

1.1.3扩散焊接的过程

1.1.4扩散焊接的微观机理

1.1.5扩散焊接界面的物质传输机制

1.1.6扩散焊接的影响因素

1.2钛合金与铝合金异种金属焊接现状

1.2.1钛合金与铝合金的焊接性

1.2.2钛合金与铝合金焊接的研究现状

1.3本文的研究目的及研究内容

第2章实验与测试方法

2.1实验方法与设计

2.1.1试验材料

2.1.2实验设备

2.1.3实验设计与工艺过程

2.2测试方法

2.2.1抗拉强度

2.2.2超声波无损检测

2.2.3显微结构与物相分析

2.2.4显微硬度

第3章结果与讨论

3.1焊接温度对TC4/LY12焊接接头的抗拉强度和显微结构的影响

3.1.1不同焊接温度下获得的TC4/LY12焊接接头抗拉强度

3.1.2不同焊接温度下获得的TC4/LY12焊接接头的超声扫描

3.1.3不同焊接温度下获得的TC4/LY12焊接接头的显微结构

3.1.4不同焊接温度下获得的TC4/LY12焊接接头拉伸断口形貌

3.1.5不同焊接温度下获得的TC4/LY12焊接接头拉伸断口物相分析

3.1.6不同焊接温度下获得的TC4/LY12焊接接头拉伸断口元素分析

3.1.7 TC4/LY12焊接接头显微硬度

3.2保温时间对TC4/LY12焊接接头的抗拉强度和显微结构的影响

3.2.1不同保温时间获得的TC4/LY12焊接接头抗拉强度

3.2.2不同保温时间获得的TC4/LY12焊接接头的超声扫描

3.2.3不同保温时间获得的TC4/LY12焊接接头的显微结构

3.2.4不同保温时间获得的TC4/LY12焊接接头拉伸断口形貌分析

3.2.5不同保温时间获得的TC4/LY12焊接接头拉伸断口物相分析

3.2.6不同保温时间获得的TC4/LY12焊接接头拉伸断口元素分析

3.3焊接压力对TC4/LY12焊接接头的抗拉强度和显微结构的影响

3.3.1不同焊接压力下获得的TC4/LY12焊接接头抗拉强度

3.3.2不同焊接压力下获得的TC4/LY12焊接接头的超声扫描

3.3.3不同焊接压力下获得的TC4/LY12焊接接头的显微结构

3.3.4不同焊接压力下获得的TC4/LY12焊接接头拉伸断口形貌分析

3.3.5不同焊接压力下获得的TC4/LY12焊接接头拉伸断口物相分析

3.3.6不同焊接压力下获得的TC4/LY12焊接接头拉伸断口元素分析

3.4 TC4/LY12焊接机理分析

3.4.1 TC4/LY12界面元素扩散的动力学分析

3.4.2 TC4/LY12界面元素扩散的热力学分析

3.4.3 TC4-LY12焊接接头金属间化合物形成和生长机理

第4章结论

参考文献

攻读硕士期间发表的相关学术论文

致谢