1Cr18Ni9Ti不锈钢/Ti6Al4V钛合金真空钎焊工艺研究

作者:祁凯;于治水;李瑞峰 刊名:热加工工艺 上传者:王涛

【摘要】采用Ag-Cu-Ti钎料进行Ti6Al4V(TC4)钛合金和1Cr18Ni9Ti不锈钢的真空钎焊,观察分析了其在钎焊温度为790~870℃和保温时间为1和3min时钎缝界面微观组织和成分分布。研究结果表明,钎缝宽度随着钎焊温度的升高而降低,随着保温时间的增加而增加;扩散层厚度随着保温时间的增加而增加。Ti是焊缝中反应物多少的决定因素。在钎焊温度790℃,保温3min时能得到较好的焊缝组织,界面无裂纹出现。

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金属铸锻焊技术 Casting·Forging·Welding 2011 年 10 月 Hot Working Technology 2011 , Vol.40,No.19 钛合金具有比强度高、密度低、耐高温、韧性好、导热性能好和抗疲劳性好等优点, 尤其是具有良好的耐腐蚀性能,能在大多数酸、碱、盐及海水中不腐蚀。 因此,钛在航空航天、国防、核能、船舶、电子、石油、 化工等工业部门得到了广泛的应用。 而不锈钢是最常用的结构材料之一,具有一系列优良的性能,如力学性能、焊接性、热稳定性等,且成本相对较低。然而钢铁的耐蚀性能远不能如钛合金, 且钢的密度较大。 因此在某些情况下, 需要将不锈钢和钛合金连接起来使用,以充分发挥各自的长处[1-2]。 然而, 由于钛合金和钢连接时界面处易形成金属间化合物(Ti2Fe、TiFe、TiFe2),接头焊后内应力大,从而使接头性能下降。 要获得性能理想的接头,就必须从焊接方法、焊接工艺方面着手解决好上述两 个主要焊接问题。 从目前国内外发展现状看,用钎焊方法来焊接钛合金/钢比较理想。因为一方面,钎料的存在可以起到降低应力的作用;另一方面,可通过改变钎料和钎焊温度、钎焊时间、钎缝间隙等工艺参数来减少接头界面脆性金属间化合物的生成量及形态分布,从而实现特殊构件及高精度、高可靠性的连接[3]。 到目前为止,国内外已经有学者针对钛合金和不锈钢开展了钎焊研究,并取得了一定的成果[4-7]。本研究在国内外学者的研究基础上, 详细讨论钎焊工艺参 数 变 化 对 1Cr18Ni9Ti 不 锈 钢 /Ag-Cu-Ti 钎 料/Ti6Al4V(TC4)钛合金钎缝宽度、界面微观组织及成分分布的影响, 为两种材料的钎焊工艺及应用提供理论储备及技术支持。 1 实验材料与工艺 实验用母材 1Cr18Ni9Ti 不锈钢和 TC4 钛合金的 试 样 尺 寸 均 为 10 mm×10 mm× 2 mm, 钎 料 为Ag72Cu28)Ti3。采用搭接接头,搭接长度为 10mm,钎缝间隙 0.05~0.5mm。 钎焊参数为真空度 3.0×10-3Pa, 1Cr18Ni9Ti 不锈钢/ Ti6Al4V 钛合金真空 钎焊工艺研究 祁 凯 1, 于治水 2, 李瑞峰 1 (1.江苏科技大学 材料科学与工程学院, 江苏 镇江 212003; 2.上海工程技术大学材料工程学院, 上海 201620) 摘 要:采用 Ag-Cu-Ti 钎料进行 Ti6Al4V(TC4)钛合金和 1Cr18Ni9Ti 不锈钢的真空钎焊,观察分析了其在钎焊温度为 790~870℃和保温时间为 1 和 3min 时钎缝界面微观组织和成分分布。 研究结果表明,钎缝宽度随着钎焊温度的升高而降低,随着保温时间的增加而增加;扩散层厚度随着保温时间的增加而增加。 Ti 是焊缝中反应物多少的决定因素。 在钎焊温度 790℃,保温 3min 时能得到较好的焊缝组织,界面无裂纹出现。 关键词:钛合金; 不锈钢; 真空钎焊; Ag-Cu-Ti 钎料。中图分类号:TG454 文献标识码:A 文章编号:1001-3814(2011)19-0162-03 Vacuum Brazing of 1Cr18Ni9Ti Stainless Steel and Ti6Al4V Titanium Alloy QI Kai1, YU Zhishui2, LI Ruifeng1 (1. School of Materials Science and Engineering, JiangsuUniversityofSciencean

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