钛合金与奥氏体不锈钢的真空钎焊试验研究

摘要

钛合金与不锈钢异种金属焊接结构件广泛应用于航空航天、船舶制造等行业，但异种金属物理、化学和力学性能差异巨大，界面处会形成脆性化合物，严重影响焊接质量。本文以BAg72Cu、BNi-2、BA188SiMg钎料为中间层，对TA31钛合金和A304不锈钢进行真空钎焊试验，分析研究不同工艺参数下钛合金与不锈钢钎焊接头的显微组织形貌、元素扩散、接头力学性能及断口形貌，初步得到以下结果:
　　(1)以BA188SiMg为钎料的接头，钎焊界面区发生一定的冶金作用，但是冶金作用不够充分，钎缝区均存在较多的孔洞、间隙、疏松等不良缺陷，主要由于铝的固液收缩率较大，液态钎料降温后体积发生收缩，钎焊后就会形成较大的孔洞。
　　(2)BAg72Cu银基钎料钎焊TA31钛合金与A304不锈钢可以获得组织致密的钎焊接头，钎缝中心区主要为银基固溶体，扩散层生成TiCu、TiCu2金属间化合物。随着保温时间的增加，钎缝的宽度和扩散层厚度有所增加。钎缝中心区硬度值较低，向两侧硬度值逐渐变高，主要是由于TiCu、TiCu2金属间化合物的生成。在钎焊温度850℃下，保温时间从10min延长到30min，抗拉强度从50MPa提高到110MPa，断口形貌为撕裂与韧窝并存的混合型断裂。
　　(3)BNi-2镍基钎料能与两侧母材发生一定冶金结合，生成一定厚度的扩散层，钎缝中心区生成大量TiFe、Ti2Fe金属间化合物。钎缝中心区硬度明显高于两侧母材，显微硬度从两侧母材向钎缝中心逐渐升高，主要由于钎缝中生成大量Ti-Fe金属间化合物。在钎焊温度1050℃下，保温时间从10min延长到60min，抗拉强度从32MPa提高到60MPa。断口呈河流状花样，具有解理断裂的特性，为典型的脆性断裂。
　　综合考虑接头质量及力学性能等因素，在上述三种钎料中选取BAg72Cu银基钎料，在850℃、30min下更加适合TA31钛合金与A304不锈钢的真空钎焊。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 钛及钛合金的性能及应用

1．2．1 钛及钛合金的性能

1．2．2 钛合金的分类

1．2．3 钛合金的实际应用

1．3 钛合金与不锈钢焊接性分析

1．3．1 物理性质差异对焊接性的影响

1．3．2 化学性质差异对焊接性的影响

1．4 异种金属焊接的特点

1．5 钛合金与不锈钢焊接的国内外研究现状

1．5．1 异种金属焊接常用方法

1．5．2 钛合金与不锈钢的焊接研究现状

1．6 本实验研究的主要内容

第二章 钛合金与不锈钢的真空钎焊试验

2．1 试验原理

2．1．1 钎焊原理

2．1．2 钎焊特点及应用

2．2 试验材料

2．2．1 基体试验材料

2．2．2 中间层钎料

2．3 试验方法

2．3．1 焊前准备

2．3．2 焊接设备及分析测试仪器

2．3．3 接头显微组织观察及分析

2．3．4 试验流程

2．3．5 试验方案

第三章 TA31/BAl88SiMg/A304钎焊接头组织及力学性能

3．1 接头宏观分析

3．2 接头金相组织观察分析

3．2．1 金相试样的制备

3．2．2 接头金相组织观察分析

第四章 TA31/BAg72Cu/A304钎焊接头组织及力学性能

4．1 接头宏观分析

4．2 接头金相组织观察分析

4．3 接头SEM及EDS分析

4．4 接头力学性能分析测试

4．4．1 显微硬度测试

4．4．2 拉伸强度试验

4．5 接头断口形貌分析

第五章 TA31/BNi-2/A304钎焊接头组织与力学性能

5．1 接头宏观分析

5．2 接头金相组织观察分析

5．3 接头SEM及EDS分析测试

5．4 接头力学性能分析

5．4．1 显微硬度测试

5．4．2 拉伸强度试验

5．5 接头断口形貌分析

第六章 结论与展望

6．1 研究结论

6．2 研究展望

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文