Ti-Zr-Ni-Cu非晶態(tài)釬料真空釬焊TA15鈦合金的研究.pdf

1、眾所周知，鈦合金具有優(yōu)良的性能和良好的抗腐蝕性，在航空航天、航海、化學(xué)和石油等工業(yè)中處于重要的地位。在眾多鈦合金中，近α型鈦合金TA15憑借其出色的釬焊性能已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航天領(lǐng)域。為了改善真空釬焊TA15鈦合金的釬焊工藝以提高其力學(xué)性能，本研究制備了可用于TA15鈦合金真空釬焊中的Ti-Zr-Ni-Cu四元非晶態(tài)釬料，分別為Ti40Zr25Ni15Cu20（1號(hào)）、Ti45Zr34Ni13Cu8（2號(hào)）、Ti37.5Zr37.5Ni10

2、Cu15（3號(hào)）、Ti55Zr13Ni9Cu23（4號(hào)）。本試驗(yàn)采用真空甩帶機(jī)制備不同配比的非晶態(tài)釬料，并對(duì)比其成帶性能，通過球磨設(shè)備對(duì)制備的非晶態(tài)薄箔狀釬料進(jìn)行制粉試驗(yàn)，得到粉末狀的Ti-Zr-Ni-Cu非晶釬料。論文通過DSC試驗(yàn)分析來擬定釬焊參數(shù)，對(duì)TA15鈦合金單剪搭接接頭進(jìn)行真空釬焊，并對(duì)釬焊后的試樣進(jìn)行剪切力學(xué)性能測(cè)試和焊縫的顯微組織觀察，采用X射線衍射分析斷口物相組成。
　　 論文選取了四種不同配比的粉末狀釬料和薄

3、箔狀釬料，通過XRD物相分析可知，釬料在兩種狀態(tài)下均具有寬大的衍射峰，但沒有明顯與結(jié)晶相對(duì)應(yīng)的衍射峰，說明四種配比的釬料均為非晶態(tài)。試驗(yàn)通過DSC分析釬料的熔點(diǎn)，確定釬焊溫度區(qū)間為930℃至970℃，保溫時(shí)間區(qū)間為10分鐘至120分鐘。粉末狀2號(hào)釬料的DSC分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這種釬料的熔點(diǎn)超過1200℃，與薄箔狀2號(hào)釬料相比發(fā)生了物相改變，導(dǎo)致粉末狀Ti45Zr34Ni13Cu8焊接TA15搭接接頭的剪切強(qiáng)度較低。
　　 論文對(duì)93

4、0℃保溫10分鐘工藝條件下制備的四種薄箔狀釬料搭接接頭焊縫組織區(qū)域進(jìn)行顯微觀察。結(jié)果發(fā)現(xiàn)Cu元素、Ni元素和Zr元素主要聚集在焊縫中央較為粗大的塊狀組織中，從而導(dǎo)致接頭強(qiáng)度的降低。由于2好釬料和4號(hào)釬料在此工藝下，釬料的鋪展性能較差，在斷口都出現(xiàn)了明顯的漏焊現(xiàn)象，也導(dǎo)致剪切強(qiáng)度不高。釬焊溫度增至970℃并延長(zhǎng)保溫時(shí)間至120分鐘的釬焊工藝試驗(yàn)結(jié)果表明會(huì)消除較粗大的塊狀組織并取代為相對(duì)細(xì)小的晶粒組織，各元素的分布較為均勻，消除了Cu-Ti

5、、Cu-Al等脆性相，搭接接頭剪切強(qiáng)度較高。此外，結(jié)果也表明1號(hào)、3號(hào)、4號(hào)釬料焊接的搭接接頭都出現(xiàn)斷裂于母材的現(xiàn)象，尤其是4號(hào)釬料的搭接接頭全部斷裂于母材，其剪切強(qiáng)度相對(duì)于其它釬料在此工藝下最高。本文通過對(duì)930℃保溫10分鐘工藝條件下制備的四種粉末狀釬料搭接接頭焊縫組織區(qū)域的顯微組織分析可知，除了2號(hào)粉末狀釬料以外，其它三種粉末狀釬料在此較短的保溫時(shí)間下相對(duì)于薄箔狀釬料的鋪展性能得到了明顯的提高，并且搭接接頭剪切強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差數(shù)值較