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基于铜中间层的钛合金与不锈钢的真空扩散焊研究
刘彦峰;邱云云;张美丽;刘佳;王献辉
【期刊名称】《兵器材料科学与工程》
【年(卷),期】2017(40)5
【摘要】采用纯Cu箔为中间层在真空钼丝烧结炉中进行TC4和304的扩散连接,利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对接头组织和成分进行表征,并测试结合区的显微硬度。
结果表明,Cu作为中间层有效抑制了Ti与Fe、Cr的互扩散,不同焊接温度下均形成3个新相层。
A层主要为富集Ti、Cu形成的混合Fe基固溶体;B层主要为TiCu金属间化合物、β-Ti(Fe)及Fe-Cu共析混合物;C层主要是β-Ti为基的混合固溶体和少量Ti-Cu化合物。
过渡层生成Cu Ti2、Cu3Ti2,主要分布在B、C层。
焊接温度为1 050℃、保温为60 min时,焊接缺陷较少,具有良好的焊接质量。
结合区厚度适中,组织分布较均匀,显微硬度在A/B界面附近达到峰值,为667.2HV。
【总页数】5页(P10-14)
【作者】刘彦峰;邱云云;张美丽;刘佳;王献辉
【作者单位】商洛学院化学工程与现代材料学院;西安理工大学材料科学与工程学院;陕西锌业有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG457.1
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TC4钛合金舵面扩散焊有限元模拟及工艺研究刘海建;杨旭东;孔振;彭赫力;陈旭;李中权【期刊名称】《航天制造技术》【年(卷),期】2018(000)001【摘要】运用有限元软件ANSYS对TC4钛合金舵面真空扩散焊过程进行模拟,建立了三维热-结构耦合模型,计算焊接过程中应力应变分布.通过比较得出:在温度930℃,保温100min,压力3.5MPa条件下焊接效果最好.并采用此工艺参数开展了钛合金舵面整体成形研究,通过微观金相组织及扫描能谱分析.结果表明:焊接界面成形良好,界面物相组织均匀分布,而且在焊接过程中保持了母材本身性质,满足技术要求,大幅度减少实验试错次数、缩短型号研制周期.【总页数】5页(P12-16)【作者】刘海建;杨旭东;孔振;彭赫力;陈旭;李中权【作者单位】上海航天精密机械研究所,上海 201600;上海金属材料近净成形工程技术中心,上海201600;上海航天精密机械研究所,上海 201600;上海金属材料近净成形工程技术中心,上海201600;上海航天精密机械研究所,上海 201600;上海金属材料近净成形工程技术中心,上海201600;上海航天精密机械研究所,上海 201600;上海金属材料近净成形工程技术中心,上海201600;上海航天精密机械研究所,上海201600;上海金属材料近净成形工程技术中心,上海201600;上海航天精密机械研究所,上海 201600;上海金属材料近净成形工程技术中心,上海201600【正文语种】中文【相关文献】1.氢对TC4钛合金扩散焊影响的机理初探 [J], 张蕾;侯金保;张赋升;李京龙2.瞬时液相扩散焊焊接温度场有限元模拟 [J], 石智华3.TC4钛合金薄板激光焊接变形的有限元模拟 [J], 陈梅峰;郭玉龙;周广涛;刘方;李华晨4.TiAl合金与置氢0.5％TC4钛合金的扩散焊接工艺 [J], 范龙;何鹏5.TC4钛合金扩散焊接头剪切疲劳性能研究 [J], 招文龙;刘小刚;谢佩玉;郭海丁因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
硬质合金的真空钎焊工艺冯胜利，蒋邻（庆安制冷有限公司，陕西西安，710077）摘要：介绍了活门套组件真空钎焊过程中所存在的工艺难点，及解决这一难点所做的工艺改进工作和试验研究，成功地解决了由于硬质合金与合金钢之间的热膨胀系数相差较大，在真空钎焊过程中因吸热、散热不一致产生应力而引起硬质合金开裂的问题；分析了工艺过程中发生了脱焊、开裂现象，及其影响钎焊接头质量的因素，对发生的故障做了充分的失效分析；介绍了采用划线--压持定位钎焊夹具，解决钎焊定位精度的方法。
目前按此工艺方案生产出几批零组件，整机装配使用，效果良好。
关键词：硬质合金；真空钎焊；应力补偿；焊接定位0 引言防喘调节器是发动机的重要调节部件。
防喘调节器通过飞重组件感受发动机变化着的转速，控制分油活门轴向位移，输出液压功率，对发动机的流场进行调节，以适应不同的飞行姿态，防止发动机喘振。
1 产品要求活门分组件通过锥形销与活门连接组成活门组件，工作时它在飞重组件的带动下，以3000 r/min的高速旋转同时轴向运动分配油液。
因此，活门套分组件是防喘调节器的核心部件。
活门分组件见图1。
它是由1 号活门套(25Cr3MoA)、2 号内垫圈（1Cr12Ni3MoVN）、3 号耐磨圈（YG6）和4号耐磨片（YG6）组成。
产品要求：活门套与耐磨片选用Cu3无氧铜（200 目粉状）作钎料在真空炉内焊接，定位焊要求三耐磨片对成均布（安装中心相距120°±1°）其角向位移量不大于0.38 mm，如图1 所示。
焊后900℃±20℃淬火和600℃+20℃回火处理，再将该焊件按尺寸机加成形；先将内垫圈与耐磨圈选用HLAgCdZnCu(25-16-17) 银铜锌镉焊料片，采用高频钎焊焊接。
最后采用J-27H 粘结剂连接在活门套组件上，见组件产品图2。
2 工艺制造难点（1）采用的Cu3 粉状钎料，钎焊后钎缝厚度达不到要求，焊后产生应力裂开。
探究钛合金加强框真空电子束焊接应用摘要：真空电子束焊接是一种能够有效提高焊接精度的技术，在对钛合金进行焊接时，能够提高整体的焊接质量和强度。
本文就钛合金加强框真空电子束焊接应用进行探究，简单阐述钛合金加强框的焊接特点，并对真空电子束焊接的具体应用进行分析，旨在为相关工作人员提供几点参考。
关键词：钛合金；加强框；真空电子束焊接引言：钛合金是一种具有较强物理性能但其重量较低的金属材料，目前被广泛应用于航天器材的构建与使用。
在对钛合金进行连接的过程中，应尽可能的提高焊接的精准度，同时保障整体焊接的质量，相关人员选择使用真空电子束焊接技术来对钛合金进行焊接，保证整体的焊接效果，同时降低结构的重量，使设备器材得到了优化，有利于促进钛合金材料的使用和发展。
1钛合金加强框钛合金是目前最具有发展性的合金金属种类之一，其整体强度相对较高，并且具有抗腐蚀性能，还具有较高的耐热性和耐低温性能，目前在航空航天领域的应用较为广泛。
加强框是一种具有较强力学性能的构件，一般在飞机的制造中较为常见，在加强框的结构基础上对飞机进行设计和制造，能够有效提升其在飞行中的安全性。
使用钛合金作为加强框的主要构成金属，能够将钛合金的优势与加强框的优势进行整合，使飞机的强度有效提升[1]。
使用钛合金来制作加强框能够有效提升整体强度，但合金的连接技术对于加强框的质量存在一定的影响。
以往在对钛合金进行焊接时，常常使用机械连接，或者使用潜弧焊的方式进行焊接。
受到技术的限制，在实际的焊接过程中，焊缝受到的影响较大，使整体的加强框的质量受到一定影响，因此，相关人员应选择更先进的焊接技术手段。
目前，在对钛合金加强框进行焊接的过程中，使用真空电子束焊的方式较多，相比于以往的焊接手段，该技术使钛合金加强框的质量得到了加强。
2真空电子束焊真空电子束焊是一种较为先进的焊接技术，其通过利用电子束的撞击将动能转化为热能，从而在高温条件下对构件进行焊接，电子束的范围较小，在焊接的过程中能够对其焊接点进行精准控制，提高焊接效果的同时，减少对周围材料的影响。
编号毕业设计（论文）题目 TC4钛合金真空扩散连接研究二级学院材料科学与工程学院专业材料科学与工程班级 110090303学生姓名杨志祥学号 11009030331指导教师罗怡职称教授时间 2014.6目录摘要 (I)Abstract (Ⅱ)1 绪论 (1)1.1本课题研究的目的和意义 (1)1.2国内外的研究进展 (1)1.2.1异种合金真空扩散连接研究现状 (1)1.2.2瞬间液相连接技术研究的进展 (3)1.3本课题研究的主要内容 (5)2 试验材料和试验方法 (6)2.1试验材料 (6)2.2焊接试验 (7)2.3金相试验 (9)2.4硬度试验 (11)3 试验结果分析 (14)3.1 粗糙度 (14)3.2 焊合率分析 (15)3.3 金相分析 (19)3.3.1 TC4钛合金直接真空扩散连接 (19)3.3.2 铜箔作中间层的瞬间液相扩散连接 (21)3.3.3 镍箔作中间层的瞬间液相扩散连接 (23)3.4 显微硬度分析 (26)3.5 本课题的不足和进一步建议 (26)4 结论 (29)致谢 (31)参考文献 (32)文献综述 (34)摘要本文通过直接真空扩散连接和添加中间层Cu箔、Ni箔的瞬间液相真空扩散连接的方法进行了实验，在真空热压炉中制备了TC4钛合金的扩散连接接头。
进而对TC4钛合金连接接头进行金相试验，显微硬度试验等。
对直接真空扩散连接的连接接头进行焊合率分析，并对直接真空扩散连接和瞬间液相扩散连接的连接接头进行微观形貌分析，再对所有连接接头的显微硬度进行分析。
结果表明，TC4钛合金表面粗糙度对焊合率有显著影响，表面粗糙度越小的母材焊后接头的焊合率越高。
用Cu箔、Ni箔做中间层均能不同程度的促进TC4钛合金的连接，并实现了瞬间液相真空扩散连接，由于中间层Cu箔、Ni箔和TC4钛合金在900℃的条件下存在共晶相区，随着时间的延长，钛合金和中间层的界面会发生瞬间液相扩散反应，中间层会逐渐减少并消失。
硬质合金与钛合金真空扩散焊工艺研究摘要：通过对硬质合金(yg8) 与钛合金(ta15)异种材料焊接工艺
问题的分析，采用塑性较好的cu作为中间层来缓解ta15厂yg8的接
头热应力。
在焊接温度为860℃。
压力为5 mpa，扩散焊接时间
分别为1o，20，3o，5o，60 min的条件下，研究yg8与ta15的扩散焊工
艺．分析了yg8与ta15连接界面的原子扩散机制、反应相生成及其分布规律。
结果表明，yg8／cu界面呈一条亮线，结合良好，而
ta15／cu界面由于生成层状分布的脆性金属间化合物而出现裂纹。
剪切试验时接头也是在此界面断开。
在扩散焊接时间为60 rain时接头
抗剪强度达到116 mpa。
为硬质合金与钛合金复合构件的生产应
用提供了理论研究基础。
关键词：真空扩散连接；硬质合金；钛合金；中间相
：1ig453．9 ：a
yg8硬质合金属于wc—co系硬质合金，由于co是金属中与
c相容性最好的金属元素之一。
co熔液对碳的润湿角为50。
一 7oo，故co作为粘结相对wc具有良好的润湿性，可使yg8获得良好的物理、力学性能ⅲ．但硬质合金较脆，抗冲击性差，加工困难．因此．在实际应用中往往将其与韧性好、易加工的金属材料连接成为复合部件使用。
ta15是一种新型的近or．型中强
度钛合金．名义成分为ti一6．5a1—2zr-1mo一1v i2]，有着较好的
综合力学性能．可作为飞机结构的主要用材，用来制造飞机隔框、壁板等工作温度较高、受力较复杂的重要结构零件，在飞机结构中有着广阔的应用前景e3]，其与yg8连接的复合构件，可充分发挥两者的性能优势。
但yg8与ta15的线膨胀系数相差
较大(yg8为4_5xl0-6 m／k。
ta15为8．oxlo m／k)。
焊接过程中．由于热失配产生的热应力往往会导致在yg8／ta15界面上或yg8中产生裂纹．从而严重影响接头的力学性能。
加之
ta15活性大，易氧化，熔焊焊接性差。
由此可见，yg8／ta15 冶金焊接性与工艺焊接性的较大差异是两者可靠连接的瓶颈。
针对硬质合金与金属连接易产生应力的问题，国内外相关
的研究大都集中在中间过渡层的选取上。
ti6a14v钛合金与
wc—co硬质合金的摩擦焊可以采用纯nj作为中间过渡层e41。
wc—co类硬质合金和工具钢的扩散焊可以采用fe—ni作沩中间过渡层i5]，均在应力缓释方面获得良好的效果。
使用热等静压扩散连接方法，采用ni箔作为中间过渡层实现了硬质合金与工
业纯铁、q235钢、45钢、tio钢良好的冶金结合i6]。
针对硬质合
金与钢连接界面易形成有害的11相，使结合部位抗弯强度降低
的问题，tig焊时，采用ni—fe—c焊丝，避免了11相的形成，从
收稿13期：20xx—03—29；修回13期：20xx—08—17
而提高了接头的力学性能et]。
基于以上的研究基础，本试验拟
采用塑性更好的cu箔代替作为应力缓释层．研究了yg8与
ta15的真空扩散焊工艺，分析了yg8／ta15接头连接界面的原
子扩散机制、反应相生成及其分布规律。
1 研究方案
试验用ta15的规格为39 mmx26 mm x4 mm．其化学成分
见表1。
yg8的规格为24 mm~14 mmx2 mm，含有 (co)8％
和 (wc)92％采用cu作为中间层材料，厚度为0．1 mm。
表1 试验材料的化学成分 (质量分数) (％)
材料 al mo v zr c fe h si o n 其它
ta15 5．5—7．0 0．2~2．0 0．8~2．5 1．5~2．5 o．1 0．25 0．015 0．15 0．15 0．03 0_3 ba1．
焊前依次用32 ，5 ，1 200 和1 5oo#的sic砂纸打磨2个
试样的待焊面至平整，并去除试样和cu表面的氧化膜，采用
trio0粗糙度仪测量表面r
洗cu和yg8 3—5 min，keller试剂(hf 2 ml，hc1 3 ml，
hno3 15 ml，h2o 190 ml)清洗ta15 1—2 min，乙醇超声波
清洗3—5 min后，再存放于乙醇中待焊。
试验用fjk一2型辐射加热扩散焊机．均温区为6300 mm~
300 mm，最高加热温度1 350℃，温度控制精度±3℃，加载能力100 n一100 kn，热态极限真空度4．3xlo pa。
在选取焊接温
内容仅供参考。
