杨静等人[19,20]采用成分各不相同的银基钎料去钎焊T42NG与304不锈钢,并对钎料成分对接头性能的影响进行了研究。研究结果显示,采用Ag85Al8SnNi钎料, 900°C钎焊温度,钎焊保温时间6min,得到的接头性能较好,拉伸试验得到的接头强度达到了280MPa。

还有高莹等学者[18]也对钛合金TB2与不锈钢钎焊的钎料进行了研究,选用的钎料是以Ag-Cu共晶合金钎料为基础,在这种钎料的基础上添加适量的Sn、Ti以及Li元素。得到的结果为,焊接方式采用搭接方式,钎焊的钎缝间隙控制在0。05~0。1mm之间,钎焊的温度选用为800°C,钎焊的保温时间为10min。在对钛合金和不锈钢完成钎焊后迅速速降温。这样得到的接头性能最好。Jung G。Lee[21]等学者通过将Ag溅射到钛基材上形成中间层然后再进行钎焊,钎焊后在接头中没有发现脆性相,对试样进行拉伸试验得到接头的强度达到了410MP。R。K。SHIUE等人[22]还发现,使用同样的72Ag-28Cu钎料,但焊接时增大钎焊温度以及增加钎焊的时间,在接头中会产生Ti-Fe系金属间化合物,这会大大降低接头的强度。

从以上的研究可以看出。第一,选择对于焊接的母材有着良好的润湿性的合适的钎料,对于提高接头的性能很重要。第二,需要添加一种或多种的中间层来钎焊钛与钢。第三,选用适用的焊接工艺:钎焊温度、钎焊时间对于接头的性能影响也是很大的。

3 压力焊

最早美国、日本、前苏联以及北京钢铁总院[24-26]进行了钛合金与不锈钢的直接扩散焊试验,试验后得到的结果表明,由于在钛合金和不锈钢的连接界面上生成了某些高脆性、高硬度的金属间化合物以及碳化物,所以造成了接头的强度、塑性及韧性等性能很差。

钛/钢直接扩散焊在界面上容易形成脆性金属化合物,添加填充层的扩散焊得到了广泛的研究。西工业大学的刘永军等人[27]用Ni箔作为中间层在辐射加热扩散焊机上进行TC4与1Cr18Ni9Ti不锈钢超塑性扩散连接。当其他条件不变,温度为760°C时,接头剪切强度达到最高值,有113。6MPa。对760°C剪切断口用扫描电镜进行观察,断口组织由一系列颗粒构成,颗粒尺寸较小,断口具有局部的韧性特征,如图1。1。当连接温度不变为760°C,连接时间都为40min时,连接压力为3~5MPa,界面焊合率和接头剪切强度达到最大。采用用超声水浸C扫描成像检测系统对超塑性扩散连接界面的结合率状况进行检测。在此次试验所得到的最佳连接工艺条件下得到的塑性扩散焊连接接头结合率可达94%以上,与该参数下接头剪切强度较佳的试验结果非常吻合。

Evren Atasoy等学者[28],在纯钛与低碳钢中间添加Ag填充层,当焊接工艺为扩散温度850°C,保温时间900min时得到的接头的强度最高。当扩散的温度高于或者低于850°C时,接头的剪切强度和抗拉强度都会下降。

S。Kundu,M。Ghosh等学者还做了以Cu做为中间层去扩散连接纯钛和404不锈钢的试验[43]。此试验采用的工艺参数为:连接温度为800~950°C,T=1。5h,压力为3MPa,铜箔厚度为300μm。试验后的分析可知,当温度在850°C ~900°C之间时,在界面上出现了Fe-Cu-Ti三元化合物;扩散温度为900°C时,接头强度达到最大,为318MPa。还有A。Elrefaey[29]等人也用Cu做中间层实现了钛/钢的扩散焊连接,在850°C的扩散温度并保温180min后得到了有效的焊接接头。因为Cu的韧性较好,所以能够缓解接头的焊接应力同时能够阻止Ti、Fe、C等元素的扩散。所以在接头中并未发现金属间化合物。

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