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鈦合金的一大加工問題-焊接
2021-04-28
鈦合金因具有比強度和熱導率高、耐腐蝕性和生物相容性好等優(yōu)點而被廣泛的應用在航空航天、醫(yī)療器械等行業(yè)中。由于異種金屬連接的特殊性，常用方法有擴散焊、攪拌摩擦焊、熔釬焊、激光焊、冷壓焊等特種連接技術(shù)。研究鈦合金和異種金屬的焊接是充分發(fā)揮鈦合金的優(yōu)異性能和擴展其應用范圍的有效途徑。 鈦合金/鋼異種焊接復合結(jié)構(gòu)不僅具有鈦合金高的比強度和良好的抗腐蝕性能，還兼容了鋼材料應用范圍廣、價格便宜的優(yōu)點。但由于鈦合金和鋼的熱導率和線膨脹系數(shù)的差異性太大，且互溶性又較差，焊接時容易生成脆硬性的Ti-Fe金屬間化合物，致使鈦合金/鋼的異種焊接困難。為了解決這些問題，研究者對有關(guān)鈦合金/鋼異種金屬的擴散焊、釬焊、爆炸焊等焊接技術(shù)進行了深入研究和分析。異種金屬焊接是指將兩種不同種類和性能的金屬材料通過特定的焊接工藝連接在一起并形成具有完整性和預期使用性能的結(jié)構(gòu)件。鈦合金和異種金屬的熱導率和線膨脹系數(shù)存在較大差異，在焊接過程中容易形成脆性的金屬間化合物。 實驗證明，Ni基填充材料中的Ni可以有效地起到穩(wěn)定元素的作用，從而降低β相的轉(zhuǎn)變溫度。對于Ag基填充材料來說雖然加入其他材料可以提高焊接接頭的強度，但由于Ag和Ti的親和性較差不能有效地提高填充材料的擴散。潤濕角和進入鋼側(cè)母材擴散原子數(shù)BNi7≥BNi2>40>Ag-5Pd。對鈦與20鋼爆炸焊接結(jié)合區(qū)的顯微組織進行了分析，在焊接界面處的鋼側(cè)和鈦側(cè)母材內(nèi)都含有高密度位錯，其中，鋼側(cè)面出現(xiàn)了等軸細晶及變形拉長的晶粒區(qū)。結(jié)合區(qū)內(nèi)可以觀察到相互熔合的復合界面，說明爆炸產(chǎn)生的高能量使界面金屬熔化，液體金屬的噴射與急冷使結(jié)合區(qū)內(nèi)出現(xiàn)微晶、微孿晶及鈦的亞穩(wěn)相。用純Ag作為填充材料對工業(yè)純鈦和304不銹鋼進行壓力擴散焊，實驗表明Ag可以有效地抑制脆性金屬間化合物Ti-Fe的形成，而Ag形成的金屬間化合物承載能力較強，從而提高焊接接頭的強度 |