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    TiAl金屬間化合物與440C不銹鋼和304不銹鋼的釬焊

    2016-6-3 21:34:52      點(diǎn)擊:

     關(guān)鍵詞:TiAl金屬間化合物,440C不銹鋼,304不銹鋼

    1. 材料

            與燒結(jié)金屬多孔材料一樣,多孔TiAl金屬間化合物主要廣泛應(yīng)用于過濾介質(zhì),可以制成反應(yīng)釜中的過濾元件,如圖1所示。


    不銹鋼為軋制的鋼板,TiAl金屬間化合物由原子分?jǐn)?shù)為54%、純度為99.7%Ti粉末配以原子分?jǐn)?shù)為46%、純度為99.8%Al 粉采用粉末冶金法制備,經(jīng)過壓制、反應(yīng)而獲得多孔的TiAl金屬間化合物,其開孔空隙率達(dá)到40%,****孔徑為20μm,透氣度為3×10-5m/(Pa·s),室溫抗拉強(qiáng)度為81.5MPa。中間層材料采用Ti粉和Cu粉為原料,壓制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%)為Ti-47Cu-3Cr500μm厚度的薄片。圖2所示為不同溫度下Ti-47Cu-3Cr釬料的形貌。


    2. 釬焊工藝

            各種材料經(jīng)過打磨和超聲波丙酮清洗之后進(jìn)行釬焊,夾具如圖3所示。焊接參數(shù)為:真空度4×10-2Pa,焊接溫度955℃,保溫時(shí)間60~900s


    3. 接頭抗拉強(qiáng)度

            4所示為接頭抗拉強(qiáng)度與保溫時(shí)間的關(guān)系曲線?梢钥吹剑诒貢r(shí)間240s時(shí)接頭抗拉強(qiáng)度達(dá)到****值,為65MPa;保溫時(shí)間60s時(shí),焊接時(shí)間太短,界面反應(yīng)不充分,未形成足夠的反應(yīng)層,界面結(jié)合強(qiáng)度不高;保溫時(shí)間240s時(shí),斷口始發(fā)于釬料/不銹鋼界面,然后通過釬料向多孔的TiAl金屬間化合物擴(kuò)展,斷口與界面呈45°夾角,如圖4所示。


      由于多孔的TiAl金屬間化合物中存在大量空隙,隨著保溫時(shí)間的延長,熔化的液體釬料由于毛細(xì)管作用,被吸入TiAl金屬間化合物小孔中,使得釬縫中出現(xiàn)縮孔,如圖6所示。隨著保溫時(shí)間的延長,這種縮孔增多。這種縮孔越多,接頭強(qiáng)度越低,斷口也逐漸向釬縫轉(zhuǎn)移。當(dāng)保溫時(shí)間很長時(shí)(600s以上),試樣斷裂發(fā)生在釬縫。


           4. 接頭的顯微組織

            7所示為保溫時(shí)間240s的接頭顯微組織,其中圖7a為整個(gè)TiAl金屬間化合物/釬料/不銹鋼顯微組織全貌,圖7b為釬料/不銹鋼顯微組織,圖7cTiAl金屬間化合物/釬料顯微組織。


      從圖7a中可以看出,在釬縫中存在有少量的均勻細(xì)小的縮孔。這種縮孔能夠有效地緩解焊接殘余應(yīng)力,提高接頭強(qiáng)度。表1給出了圖7中各點(diǎn)反應(yīng)產(chǎn)物的化學(xué)成分及可能相。

    4    7中各點(diǎn)反應(yīng)產(chǎn)物的化學(xué)成分及可能相

            8所示為TiAl金屬間化合物側(cè)斷口X射線衍射結(jié)果。從這些分析來看,其接頭組織為TiAl金屬間化合物/釬料/不銹鋼,釬焊接頭組織為TiAl金屬間化合物/Ti3Al+Ti2Cu/TiCu釬料/ Ti2Cu+TiCu /TiFe2+TiC+Fe/不銹鋼。

     

     

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