TC4与无氧铜的扩散焊接研究

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1、武汉理I：人学硕十学位论文摘要钛及其合金和铜及其合金的焊接研究在国民经济中占有重要的地位。钛合金与铜合金的扩散焊接接头的力学性能受Ti与Cu之间形成的脆性金属间化合物影响明显，采用中间层可以改善钛合金与铜合金焊接接头的焊接性能。本论文采用真空扩散焊接的方法获得钛合金TC4与无氧铜OFC的直接和含中间层的焊接接头，采用SEM、EPMA、XRD、EDS和显微硬度仪对焊接接头界面显微结构与元素分布进行了表征。获得了焊接工艺以及不同中间层对TC4／OFC焊接接头的抗拉强度、界面物相组成与分布的影响规律。TC4／oFC直接焊接接头的抗拉强度偏低，在工艺制度为：焊接温度8000C

2、，保温时间30rain，焊接压力5MPa时，抗拉强度达到其极大值48．32MPa。拉伸断口形貌结果表明断口发生在焊接界面的Cu．Ti金属问化合物层处，由沿晶断裂和脆性解理断裂构成，呈现明显的三层台阶状。焊接接头显微硬度、拉伸断口元素、物相分析结果均表明，TC4与OFC之间的金属间化合物主要由Cu4Ti3、Cu3Ti2、CuTi，以及少量的Cu4Ti、CuTi2、CuTi3构成。Ti．Cu脆性金属间化合物是TC4／OFC焊接接头抗拉强度低的主要原因。添加Ni和0Crl8Ni9中间层可获得抗拉强度较高的焊接接头，但二者效果不相同，Ni中间层对TC4／Ni／OFC焊接接头抗

3、拉强度无明显提高，在焊接温度为8200C时达到极大值，为80．7MPa；0Crl8Ni9中间层对TC4／0Crl8Ni9／OFC焊接接头的抗拉强度有显著提高，在焊接温度为8800C时达到极大值，为140．3MPa。实验结果表明：虽然Ni箔阻止了Cu-Ti金属问化合物的形成，但是结合处生成了新的脆性Ni．Ti金属问化合物Ni3Ti、Ni2Ti，对焊接接头性能产生了不利影响。0Crl8Ni9／TC4结合处生成的厚度非常薄而且有一定塑性Ni3Ti、Fe2Ti、FeTi等金属间化合物，起到了改善接头力学性能的效果。焊接接头界面处反应层生成物由热力学和动力学因素共同决定，各种焊

4、接接头金属问化合物反应层的生长模型分为三个阶段：物理接触阶段、金属间化合物反应层生成阶段、金属问化合物反应层长大阶段。关键词：TC4，无氧铜，扩散焊接，中问层，金属间化合物武汉理r人学硕十学位论文AbstractTheweldingbetweentitaniumalloysandcopperalloysplaysimportantrolesinnationaleconomy．Previousstudiesshowedthatthemechanicalpropertiesofjointsbetweentitaniumalloyandcopperalloywereinfl

5、uencedbythebrittleintermetalliccompoundsformingintheprocessofwelding．TransitionlayerCanimprovethepea'ormanceofCu／Tiweldedjoint．Inthispaper，TC4／OFCweldedjointswereobtainedbyvacuumdiffusionwelding．AndwealsoadoptedSEM，EPMA，XRD，EDSandmicrohardnesstestertoobservethemicrostructureofweldedjoin

6、tsandanalyzeitselementdistributionofthesurface．Thengettheruleofhowtheweldingtechniqueanddifferenttransitionlayeraffectthetensilestrength，thetypeanddistributionofinterfaceproductsofweldedjointsofTC4／OFC．TensilestrengthofTC4／OFCweldedjointsisonthelowside．Theprocesssystemisasfollows：Whenwe

7、ldingtemperatureis800"{2，holdingtimeis30mins，weldingpressureis5Mpa,thetensilestrengthofjointreachesitsmaximumat48．32MPa．ThefractureofthetensilespecimenshowsthatthefractureoccurredintheweldinginterfaceoftheCu-Tiintermetalliccompoundlayerandconsistsofgrainfractureandbrittlecleava