TC4钛合金钎焊工艺与接头组织性能研究

作者:淮军锋;郭万林 刊名:《焊接》 上传者:王员

【摘要】TC4钛合金是一种中等强度的α-β型双相钛合金,具有优异的综合性能,长时间工作温度可达到400℃。文中针对TC4钛合金复杂精密构件设计制造可能的需求,采用Ti-2lCu-13Zr-9Ni钎料对TC4合金进行了真空钎焊。通过扫描电镜与能谱等手段,对钎焊接头界面的元素分布及钎焊接头的组织进行分析;同时测试了接头室温和高温力学性能。试验结果表明,采用Ti-2lCu-13Zr-9Ni钎料钎焊TC4钛合金合理可行;采用Ti-21Cu-13Zr-9Ni钎料930℃/10min钎焊TC4钛合金的钎焊接头,通过930℃/40min扩散处理后,钎焊接头室温、高温400℃和600℃抗拉强度分别达到930MPa、610MPa、400MPa;基本等强于同一热循环的母材抗拉强度。采用Ti-21Cu-13Zr-9Ni钎料930℃/10min钎焊TC4钛合金的钎焊接头,通过930℃/40min扩散处理后,其钎焊接头的冲击性能有明显提高。

全文阅读

彭/,忉,生产应 TC4钛合金钎焊工艺与接头组织性能研究 北京航空材料研究院焊接与塑性成型研究所(10佣95)淮军锋郭万林 摘要TC4钛合金是一种中等强度的一型双相钛合金,具有优异的综合性能,长时间工作温度可达到400 ℃。文中针对TC4钛合金复杂精密构件设计制造可能的需求,采用Ti-21Cu-13Zr-9Ni钎料对TC4合金进行了真空钎焊。通过扫描电镜与能谱等手段,对钎焊接头界面的元素分布及钎焊接头的组织进行分析;同时测试了接头室温和高温力学性能。试验结果表明,采用Ti-21Cu-13Zr-9Ni钎料钎焊TC4钛合金合理可行;采用Ti-21Cu-13Zr-9Ni钎料930 ℃/10 min钎焊TC4钛合金的钎焊接头,通过930 ℃/ min扩散处理后,钎焊接头室温、高温400 ℃和仪℃ ℃抗拉强度分别达到930 MPa、610 MPa、400 MPa;基本等强于同一热循环的母材抗拉强度。采用Ti-21Cu-13Zr-9Ni钎料 930 ℃ /10 nun钎焊TCA钛合金的钎焊接头,通过930 ℃/ min扩散处理后,其钎焊接头的冲击性能有明显提高。 关键词:TC4钛合金真空钎焊扩散处理中图分类号:TG454 0前言 TC4钛合金是一种中等强度的仪一型双相钛合金,具有优异的综合性能,长时间工作温度可达到400 ℃。一2 ];它具有良好的焊接性能和工艺塑性,可制成板材、棒材、锻件及型材多种规格等,已大量用于制造飞 [ 2一4] 机和发动机承力结构件,尤其是焊接的承力构件 有关TC4钛合金的熔焊已有较深人地研究。钎焊研究相对比较少,许多钛合金的复杂件和精密件的出现,要求对其进行钎焊研究。文中针对TC4钛合金,选用钛基非晶箔带钎料采用不同工艺对该材料进行了钎焊连接。通过扫描电镜与能谱等手段,分析了钎焊接头界面的元素分布及钎焊接头的组织;同时对真空钎焊接头进行了力学性能测试和断口分析。 1试验材料与方法 1.1基体材料 试验用基体材料为TC4合金,加工状态为轧制后热处理状态,其化学成分见表1。 表1 TC4钛合金化学成分(质量分数,%) V 余量 1,2钎焊材料 目前用于钛合金基体材料的钎焊材料合金体系较稿日期:2016一01一17 多,硬钎焊用钎料有银基、铝基、钛基和钯基等[ 3」。考虑到钎焊接头的工作环境和接头强度等方面的要求,常规的银基、铝基和钯基等体系的钎焊材料均不能很好地满足使用要求,鉴于此,选用了一种钛基钎料作为目标钎料,因为钛基钎料的钎焊接头的强度高、耐热性、耐蚀性均较好,可适用于较恶劣的工作环境[ 5。钛基钎料有Ti-Zr-Be、Ti-Cu-Ni、Ti-Zr-Cu-Ni等体系,因为Ti.zr一Be、Ti.cu一Ni [ 6一9]体系钎料的钎焊温度偏高,钎焊热循环会对基体材料的综合性能产生不利影响;文中选用钛基钎料为Ti-Zr-Cu-Ni体系的Ti-21Cu-13Zr-9Ni (质量分数,%),在氩气保护下熔炼制备出钎料合金棒,将其装人石英坩埚采用喷射一激冷凝固方法制备出非晶态箔带,厚度约为30 1.3钎焊工艺 将待焊接头的钎焊表面经过研磨、清洗、去除表面氧化膜和油污等处理,按技术要求将钎料和试样装配好后人炉。采用两种工艺参数进行试验。工艺参数:930 ℃ / 10 min,930 ℃ / 10 min + 930 ℃/40 min扩散处理,真空度不低于1 × 10一2 Pao 2试验结果与分析 2.1接头显微组织分析 图1是两种工艺钎缝组织的背散射照片。在钛合金中,锆与钛是最相似的元素,有相近的熔点,也有同素异晶现象,对钛的同素异晶转变温

参考文献

引证文献

问答

我要提问