Impact pressuring diffusion bonding of TA17 to 0Cr18Ni9Ti

Impact pressuring diffusion bonding tests were carried out to produce joint between TA17 titanium alloy and 0Cr18Ni9Ti stainless steel. The reaction products and microstructure near the bonding interface were analyzed. The diffusion of Fe, Cr, Ni and Ti in the bond was revealed by energy dispersive spectroscopy. A number of phases, such as β-Ti, Fe2Ti and σ phases were identified by X-ray diffraction. It was concluded that the bonded joint broke in the region somewhere between Fe-Ti intermetallics and β-Ti during tensile loading. The relationship between bonding parameters and tensile strength of the joint was also determined experimentally, and the optimum time of bonding was only 220 s with 293 MPa joint strength.

钛合金和不锈钢的扩散焊接

对TA17钛合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢的焊接接头强度进行了实验研究。采用恒温恒压扩散焊、相变超塑性扩散焊和脉冲加压扩散焊实现了钛合金和不锈钢的焊接,测试了焊接接头的强度,并对接头进行了金相观察。结果发现:3种接头的强度都达到了264MPa,且接头为多层次的多相组织。物相分析发现钛合金不锈钢接头中存在Fe2Ti和σ (FeCr)两种脆性金属间化合物。脉冲加压扩散焊能促进扩散过程,减少金属间化合物的形成,改善其分布,是一种较有前景的扩散焊方法。

镍作中间层脉冲加压扩散连接钛合金与不锈钢

采用纳米Ni粉、纳米Ni镀层、Ni箔作中间过渡层,对TA17近α型钛合金与0Cr18Ni9Ti不锈钢进行了脉冲加压扩散连接,接头抗拉强度分别达到了175,212,334 MPa。在金相显微镜下,对拉伸断口形貌进行了观察和分析;利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射分析(XRD)测定了连接接头各区域内的微区成分和物相。结果表明,纳米Ni粉致密度不够高,纳米Ni镀层质量不够高,在很大程度上限制了接头强度的提高;Ni箔中间层的存在成功地阻止了Fe与Ti之间的互扩散,避免了形成脆而硬的Fe-Ti系金属间化合物。

表面纳米化钛合金与不锈钢脉冲加压扩散连接

采用高能喷丸(HESP)对TA17钛合金和0Cr18Ni9Ti不锈钢棒材的端面进行了表面自纳米化(SSNC)处理,在端面获得了一定厚度的纳米晶组织层。将钛合金和不锈钢的纳米化处理端面对接,在Gleeble—1500D热模拟试验机上进行脉冲加压扩散连接。对接头进行了拉伸试验,并对断口和接头显微组织进行了研究分析。结果表明,接头强度高达384.0 MPa,与在相同条件下获得的常规粗晶的接头强度相比,有显著的提高。接头在拉伸时发生脆性断裂,接头剖面的显微硬度随显微组织而变化。

脉冲加压扩散连接工艺参数对钛合金与不锈钢接头强度的影响

采用脉冲加压扩散连接工艺对TA17钛合金与0Cr18N i9Ti不锈钢进行了连接试验。利用液压万能试验机测试了接头拉伸强度,分析了脉冲加压扩散连接工艺参数对接头强度的影响。结果表明:当连接温度为1098K、脉冲最小压力Pm in=8MPa、脉冲最大压力Pm ax=50MPa、脉冲次数为20次、脉冲频率为0.5Hz时,加热速度vh=30K/s,冷却温度vc=5K/s,得到最高的接头拉伸强度为293MPa,连接所用的有效时间仅为220 s,实现了钛合金与不锈钢的高效良好连接。利用X射线衍射(XRD)及扫描电镜(SEM)分析了接头组成相及断口形貌,接头界面主要存在β-钛、Fe2Ti,FeTi,拉伸试验中β-钛的固溶体承担了主要的拉伸力。

钛合金/镍箔/不锈钢脉冲加压扩散连接界面结构及接合强度

采用纯镍箔作中间过渡层,在脉冲加压扩散连接工艺下,对TA17钛合金与0Cr18Ni9Ti不锈钢进行了连接试验,并测定了接头的拉伸强度。结果表明:采用镍箔作中间过渡金属的脉冲加压扩散连接,实现了钛合金与不锈钢的高效良好连接,接头抗拉强度达到了334MPa。采用金相显微镜和扫描电镜,对拉伸断口形貌进行了观察和分析;利用能谱仪(EDS)测定了拉伸断口各区域内的微区成分;并对拉伸断口进行了剥层试验。结果表明:拉伸断裂发生在Ni-Fe和Ni-Ti之间,Ni-Fe和Ni-Ti区均承载拉伸力,中间层Ni的存在成功地阻止了Fe与Ti之间的互扩散。

表面纳米化0Cr18Ni9Ti/TA17加镍中间层扩散连接

采用高能喷丸(HESP)对TA17钛合金与0Cr18Ni9Ti不锈钢棒材端面表面进行自纳米化(SSNC)处理;采用镍箔作为中间层,在不同温度(800～875℃)下对处理后的钛合金/不锈钢进行脉冲加压扩散连接(PPDB)。对接头剖面组织进行金相观察;在拉伸试验机上测试接头拉伸强度,对断面进行SEM,EDS和XRD结构物相分析。研究结果表明:在850℃时接头拉伸强度达到最高,为322.8MPa;连接后接头界面处纳米晶粒没有完全长大,存在细晶粒区;镍箔有效地阻止了Fe-Ti脆性金属间化合物的形成,在接头处形成β-Ti,(Fe,Ni)固溶体和Ti-Ni金属间化合物(Ti2Ni,TiNi,TiNi3);断裂发生在Ni层与Ti-Ni金属间化合物界面处。

钛合金与不锈钢扩散焊接研究进展

分析了钛合金与不锈钢的物理化学性能的差异对焊接接头性能的影响,综述了国内外钛合金与不锈钢扩散焊接的研究现状,对钛合金与不锈钢的焊接界面进行表面自纳米化处理后,在扩散焊接过程中能够显著提高原子扩散系数,抑制脆性金属间化合物生长,改善接头组织和提高接头综合性能。展望了钛合金与不锈钢扩散焊接的发展趋势。

氧化-生成物对钛合金/铜/不锈钢扩散连接界面组织及性能的影响

钛合金/钢异种金属结构扩散连接技术所涉及的核心问题之一就是了解氧化及生成的金属间化合物对接合界面组织和性能的影响及如何选择中间层金属。采用扫描电镜、X射线衍射等分析手段,考察了以铜为对象的表面氧化物和生成的金属间化合物对铜/钛合金及钛合金/铜/不锈钢扩散连接界面的组织和性能的影响。结果表明:铜表面的氧化程度对接合界面金属间化合物生成程度影响较大,在一定版芯的氧化极限内,表面氧化越强烈,生成的金属间化合物越多,不利于接头性能的提高;但金属间化合物对接合界面组织和性能的影响较氧化物CuO本身对接合界面性能的影响大,是影响接头强度的主要原因。直接作为钛合金的中间过渡层的铜箔不宜过厚。