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钎焊温度对TC4与TisAl-Nb合金钎焊

作者:admin来源:本网 日期:2018-4-2 8:51:26 人气: 标签:

  杨丽(1哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,哈尔滨1500012哈尔滨焊接研究所,哈尔滨1500803.哈尔滨大电机研究所,哈尔滨150046)性能特征。结果表明,钎焊温度升高钎焊接头强度并不提高;不同温度下钎焊接头中靠近TC4合金基体边界处均生成魏氏体组织,随温度升高魏氏体组织粗化程度加剧;整个钎焊接头中Ti;A4Nb合金基体与钎料的反应程度弱于TC4合金基体。

  0序言钛合金具有比强度、比刚度高等一系列优点,被认为是一种理想的航空、航天用新型高温结构材料。

  现在,钛及钛合金的奸焊件主要用于宇航和航空发动机叶片、动力涡环组件等112.然而,目前大部分钛合金奸焊的研究都针对同种钛合金,对于异种钛合金之间奸焊的研究较少,因此开展这方面的研究,得到具有理想性能的组构件,有着重要意义。

  奸焊温度是奸焊过程最主要的工艺参数之一。

  在奸焊温度下,奸料熔化、填缝并与母材相互作用形成奸焊接头,为研究奸焊工艺参数对TiAl-Nb/TC4奸焊接头组织性能的影响,必须要先确定奸焊温度。分别在960C、980C及1000C三种奸焊温度下各保温1h来分析奸焊温度对TiAl-NbTC4奸焊接头组织、性能的影响,从而来确定最佳的奸焊温度。

  1材料及试验方法试验共选用两种合金作为奸焊母材,其中TiAl-Nb合金经1 250~1280C锻造成棒坯,然后进行热轧冷轧,轧制中间退火温度为1经950C热锻成棒材,再经700 C退火2h两种合金的化学成分如表1所示。

  表1试验用合金的主要化学成分(质量分数,)Table1Chemcalcompositbnsofalbys合金元合金系粉末奸料,其化学成分(质量分数)为Ti52 18.22%,Cu812%.将TiAl-Nb和TC4合金棒材分别加工成直径为令40mm和令30mm、长度为30mm的圆柱,每个圆柱的一个端面用砂纸打磨后抛光,将奸料粉末和粘结剂调制成的奸料膏均匀地涂满经表面处理过的TiAl-Nb母材基体的待焊面上,再将TC4母材基体放置在该面上,然后将待焊件放入炉中,在其上压一重物进行奸焊。试验所用真空炉为美国Medol-3520辐射加热真空扩散焊机。

  5569电子万能材料,在此奸焊接头中,可以明显地看到粗大的魏氏体组织,且TC4合金基体处晶粒有一定的粗化。靠近TC4合金基体处的魏氏体组织中,在指向奸缝中心的粗大a长条C钎焊接头组织及元素分布的间隔内,生成了众多近似平行于奸缝或与奸缝成小角度的、呈平直并列分布的a条,称其为a丛。在所示奸缝中间粗大魏氏体组织前端,还生成了一些细小的针状二次相。

  从d中可以看出,奸料中的各种元素在靠近TC4合金母材的奸缝熔合区中扩散比较均匀,其中NiCu元素在此处有较多的扩散,它们的分布曲线的波峰较窄且分散,说明Ni-Cu化合物分布也比较均匀。由b可以看出TiAl-Nb合金基体中的Nb元素向奸缝边界处有一定的扩散。

  331000C钎焊1h所得钎焊接头的显微组织a为1000C奸焊1h所的奸焊接头组织,可以明显地看到魏氏体组织已经完全粗化,其中在靠近奸缝中心处有部分a条已变为块状。由于奸焊温度较高,钎缝中心区域的钎料中P相稳定元素迅速扩散,在P相中含量较高,P相非常稳定,在冷却时直到很低的温度才有二次a条从卩晶粒中析出,由于析出过程进行时温度已经很低,所以a相析出过程来不及完全进行,各a条之间间隙较小,有的连成一片形成了中的块状组织,这些块状组织中有些还可以看到a条的间隙。同时,二次杨丽,等:钎焊温度对TC4与TiAl-Nb合金钎焊接头组织的影响980C钎焊接头组织及元素分布a条也发生了严重的粗化,形成粗大的平直、或并列状的a丛,即粗大的魏氏体组织。由于奸缝中存在块状和条状混合型魏氏体组织,这种组织将严重损害接头的室温塑性。

  b给出了该奸焊温度下得到的接头中各元素的分布情况。由b可以看出奸料中的ZrNi Cu元素在接头中得到了充分的扩散;在TiAl-Nb合金基体边界处,Nb的扩散较多,所以在TiAl-Nb合金基体处生成了很长的细小针状a2ft,该组织有利于奸焊接头强度的改善。

  4不同钎焊温度所得T3Al-NbTC4为不同奸焊温度下奸焊接头断口形貌。如a所示,960 C奸焊所得奸焊接头的断口为准解理断口,细小的解理面上光滑无析出物,未见有河流花样。

  C下奸焊所得到的TiAl-Nb与TC4合金奸焊接头断口,断口中有很多河流花样,且解理面不是光滑的,部分解理台阶上有少量的1000°C钎焊接头组织及元素分布韧窝。断口中还观察到一些垂直交互的丛状组织,由于在此奸焊工艺条件下生成的魏氏体组织中有平行于奸缝方向的条状a丛,在接头受到拉伸应力时,裂纹容易沿这些平行于奸缝的条状a丛扩展,所以处为该工艺条件下,是TiAl-Nb与TC4合金奸焊接头的薄弱区之一。

  000C奸焊1hTiAl-Nb与TC4合金奸焊接头为脆性穿晶解理断裂,存在着解理断裂所特有的平台和河流花样。由于奸焊温度高于P相转变温度,在奸缝中靠近TiAl-Nb处形成了非常粗大的卩相晶粒,拉伸产生一定塑性变形后,位错在低指数晶面(即所谓的解理面)处塞积,引起应力集中,裂纹首先在这样的地方萌生,然后沿着粗大的卩相晶粒解理面扩展,两个以上解理面扩展中连接形成台阶,多个台阶汇聚成河流花样。

  e所示为靠近TiAl-Nb合金基体处的断裂形貌,可以看到有韧窝和撕裂棱形貌出现,证明此不同钎焊温度下钎焊接头断口形貌处奸缝和基体的结合有一定的韧性。

  5结论随着奸焊温度升高奸焊接头强度并不升高。

  不同温度下奸焊接头中靠近TC4合金基体边界处均生成魏氏体组织,随温度升高魏氏体组织粗化程度加剧;当奸焊温度达到TC4合金的P相转变温度时,魏氏体组织迅速粗化,魏氏体组织中a条粗化,呈块状。

  料的反应程度弱于TC4合金基体。

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