| 题名 | 金属粉末为过渡层的钛/钢电阻钎焊接头形成机制 |
| 作者 | 李世龙 |
| 答辩日期 | 2017 |
| 导师 | 张鹏贤 |
| 关键词 | 钛/钢钎焊 金属粉末层 力学性能 微观组织 冶金反应机理 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 钛合金与不锈钢的复合构件不仅具有两种材料的综合优势,而且具有良好的经济效益,在航空航天以及国民经济的重要领域拥有良好的应用前景。但是由于钛、钢两种金属材料物理性能相差较大,同时焊接时极易生成大量钛/铁脆性金属间化合物,导致构件接头性能恶化,这也是大多数异种金属实现可靠连接亟待解决的基础性问题。针对这个问题,探索了一种金属粉末作为过渡层的钛/钢电阻钎焊工艺方法。试验研究了金属粉末的种类,电阻钎焊工艺参数的改变对钛/钢搭接钎焊接头力学性能、微观组织以及原子扩散的影响,并且探讨了金属粉末在钛/钢钎焊接头中的冶金反应机理。研究工作及结论如下:(1)探索了以金属粉末为过渡层,采用耐高温密封胶作为防氧化措施,钛合金与不锈钢电阻钎焊工艺的实现方法。以钛合金、不锈钢母材元素为基点,根据元素间冶金相溶性原则,选定了Cr、Ni、Nb、V等元素作为考察对象,试验设计了5类接头。并且进行力学性能测试和XRD、SEM等微观分析,探索了添加元素对接头的有效性。结果表明,Cr、Nb、V等元素可作为钛/钢连接过渡层的选择元素,这三种元素的添加大幅度提高接头强度,同时显著降低了接头中Fe-Ti、Cu-Ti系脆性相的含量。大量新生成的Ti基固溶体存在于接头组织中,使得接头性能显著提高。接头断口分析显示,接头断裂模式为韧性断裂与延晶断裂的混合断裂模式。(2)探索了金属粉末层介入的钛/钢电阻钎焊工艺方法,使用正交试验对各工艺参数进行最优选择,并研究了焊接电流、焊接时间、电极压力、粉末层添加量、粉末颗粒度等工艺参数对接头组织及性能的影响规律。结果表明,过大或过小的参数均不利于接头的形成,只有当各工艺参数以合理的关系匹配时才能够满足钛/钢电阻钎焊的可靠连接,当焊接电流为3.0KA,焊接时间2.0s,电极压力0.4MPa,Cr粉添加量为0.03g,Nb、V混合粉末添加量为0.04g时,接头抗剪切强度最高可达226.18MPa。研究了金属粉末为过渡层对钛/钢搭接钎焊接头原子扩散的影响机制。分析表明:Cr粉与Nb、V混合粉末对于原子扩散的影响行为不同。Cr粉参与冶金反应的程度较小,主要以金属颗粒形态阻挡Ti、Fe原子向对侧的扩散;Nb、V混合粉末大量参与冶金反应,消耗大量Ti原子,同时未参与反应的粉末继续阻挡Ti、Fe原子的扩散。只有合理的粉末添加量才能保证既有适量的剩余粉末阻挡Ti、Fe原子的扩散,又有适量的粉末参与冶金反应生成有益于接头强度提升的组织。(3)讨论了粉末颗粒在接头形成过程中的冶金行为。粉末作为过渡层时,粉末颗粒可视为多原子簇团。钎焊时,由于液态的钎料包覆在粉末颗粒周围,原子簇团表面的原子会脱离簇团束缚进入液态钎料,与借助液态钎料扩散的Ti、Fe原子以及钎料原子Ag、Cu、Zn相遇发生冶金反应。因此粉末颗粒不仅起到了阻挡Ti、Fe原子扩散的作用,而且改变接头冶金反应的反应界面,以一种剥离式的反应方式消耗金属粉末,从而改变了新生相的分布状态,不再集中出现在接头中,而是弥散分布在新生成的Ti基固溶体与剩余钎料之中,以第二相粒子强化的作用有效提高接头性能。由于Cu-Ti脆性相在近钛合金侧过渡区含量较高,成为接头薄弱区,因此,选择脆性相生成量小的钎料以及适量成分均匀的粉末是一条值得探索的途径。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 58 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/92579]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李世龙. 金属粉末为过渡层的钛/钢电阻钎焊接头形成机制[D]. 2017. |
| 个性服务 |
| 查看访问统计 |
| 相关权益政策 |
| 暂无数据 |
| 收藏/分享 |
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。
修改评论