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《重庆大学》 2006年
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钛合金与不锈钢脉冲加压扩散连接工艺及界面结构研究

袁新建  
【摘要】: 本文采用脉冲加压扩散连接工艺对TA17钛合金与0Cr18Ni9Ti不锈钢进行了直接扩散连接和加镍中间层扩散连接试验,并对工艺参数进行了优化。借助金相观察、显微硬度测试、扫描电镜观察、能谱分析、X射线衍射等分析手段研究了钛合金与不锈钢接头界面组织结构和拉伸断口物相组成,系统分析了连接工艺参数、组织结构与接头强度三者之间的关系。研究了钛合金与不锈钢接头界面反应层形成过程和机理;并对扩散连接接头界面接触应力进行了分析,模拟了扩散连接过程及其过程中应力的变化情况。 优化和完善了钛合金与不锈钢脉冲加压扩散连接工艺。得到了优化的工艺条件为:连接温度T=825℃、脉冲压力P=8~50MPa、脉冲次数N=30次、脉冲频率f=0.5Hz、脉冲前保温时间t1=0s、脉冲后保温时间t2=120s,在此工艺下得到的接头强度达到321MPa,连接用时仅为180s。并对连接界面结构进行了系统的分析。结合界面结构形成机制发现,连接界面形成了γ-Fe/σ相/Fe2Ti/FeTi/β-Ti/α-Ti连续过渡的层状结构;结合拉伸断口剥层试验,通过断裂机制的微观分析,拉伸断裂发生在Fe-Ti金属间化合物与β-Ti层之间。 采用厚度为13μm镍箔作中间层对钛合金与不锈钢进行了脉冲加压扩散连接。当连接温度T=875℃、脉冲压力P=8~50MPa、脉冲次数N=30次、脉冲频率f=0.5Hz、脉冲前保温时间t1=0s、脉冲后保温时间t2=120s时,得到的接头强度达到334MPa,连接用时仅为180s。并对连接界面结构进行了系统的分析。结合界面结构形成机制,连接界面形成了γ-Fe/σ相/Fe-Ni固溶体/纯Ni/Ni-Ti金属间化合物/β-Ti/α-Ti连续过渡的层状结构。结合断口剥层分析,通过断裂机制的微观分析,拉伸断裂发生在Fe-Ni固溶体区与Ni-Ti金属间化合物和β-Ti区之间。 采用纳米镀镍作中间层对钛合金与不锈钢脉冲加压扩散连接,接头强度达到175MPa;通过对拉伸断口的观察和分析发现,断裂主要发生在钛合金与镍中间层的界面附近;通过扫描电镜发现,镀镍层与不锈钢基体结合紧密;通过对镀镍层的表面分析发现,镀镍层表面粗糙度较大,使得镀镍中间层与钛合金的结合界面紧密接触较困难。 对脉冲加压扩散连接接头界面应力和连接过程进行了分析。建立了异种材料脉冲加压扩散连接接头界面应力及摩擦应力的分布模型。通过对脉冲加压扩散连接变形及应力变化的模拟,分析了扩散连接过程及连接过程中的应力变化情况,很好的说明了拉伸断口外侧存在未焊合的原因。 对脉冲加压相变超塑性扩散连接工艺进行了尝试,得到此工艺下的接头强度
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TG457

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 韩靖;表面自纳米化不锈钢与钛合金扩散连接研究[D];重庆大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李会;工业挤压态AZ31B镁合金扩散焊接工艺实验研究[D];太原理工大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邹茉莲,刘泽文;钛合金TC4与1Cr18Ni9Ti不锈钢的扩散焊工艺探索[J];北京航空航天大学学报;1995年03期
2 段卫东,吕早生,钟冬望,马建军;铜和铝作为钛-钢爆炸焊接夹层时的复合工艺及焊接界面的实验研究[J];爆破器材;2001年01期
3 刘效方,卢寿平,孙计生;箔材钛合金液相界面扩散焊研究[J];材料工程;1991年06期
4 宋西平,孟为如,邵潭华,王士元,刘效方;TC4钛合金惯性摩擦焊焊缝微观组织形成的研究[J];材料工程;1996年02期
5 孙荣禄,张九海,黄喜东;钛-镍-不锈钢接头中元素的扩散及其对性能的影响[J];材料科学与工艺;1996年04期
6 李炎,吴逸贵,张芳松,徐国照;钛/20G钢爆炸焊接复合界面分析[J];材料开发与应用;1993年06期
7 颜学柏,李正华,彭文安;加热对钛-钢爆炸复合板界面力学性能和显微结构的影响[J];稀有金属材料与工程;1990年05期
8 高文柱,顾亮,隋永忠,马东康;钛/钢爆炸复合板的结合界面[J];稀有金属材料与工程;1993年02期
9 杨扬,张新明,李正华,李青云;α-Ti-低碳钢爆炸复合结合层的组织[J];材料研究学报;1995年02期
10 崔建忠,郑广栋,马龙翔;相变扩散焊接中热循环的作用[J];东北工学院学报;1991年05期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 蒋斌;纳米颗粒复合电刷镀镍基镀层的强化机理及其性能研究[D];重庆大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 黄家伟;近α相钛合金与奥氏体不锈钢的相变超塑性扩散焊接研究[D];重庆大学;2004年
2 周波;不锈钢与钛合金脉冲加载扩散焊接工艺研究[D];重庆大学;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄万群;李亚江;王娟;沈孝芹;;Al_2O_3-TiC/Cr18-Ni8扩散焊界面附近元素分布及析出相[J];兵器材料科学与工程;2010年05期
2 刘继雄;赵爱民;江海涛;唐荻;王进;;TA2-Q235B爆炸复合板钢侧组织特征[J];北京科技大学学报;2012年06期
3 向永华,董世运,徐滨士;n-Al_2O_3/Ni-P复合电刷镀层的组织及摩擦磨损特性[J];中国表面工程;2005年02期
4 张斌;徐滨士;董世运;吴斌;;自动化n-Al_2O_3/Ni复合电刷镀层的组织及高温耐磨性能[J];中国表面工程;2006年S1期
5 谭俊;田辉;高玉琳;石恭臣;;电刷镀纳米结构镀层的发展及其机理研究走向[J];中国表面工程;2008年05期
6 于本方,叶卫平,孙伟,张覃轶;复合电刷镀纳米镀层性能改善及问题探讨[J];表面技术;2005年01期
7 陈晓磊;吴斌;刘洋;白雪莲;张威;;载荷对n-SiC/Ni镀层腐蚀磨损协同作用的影响[J];表面技术;2012年02期
8 赵慧英,刘天生;铜铝双金属薄板爆炸焊接参数选择[J];爆破;2004年02期
9 史长根;冯叔瑜;史和生;冯健;;3Cr13Mo-42Cr Mo高耐磨耐蚀爆炸焊接复合轧辊试验研究[J];爆破器材;2010年05期
10 王灿明,孙宏飞,万殿茂,于美杰;高温扩散法制备铁铝金属间化合物涂层[J];材料保护;2003年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李鹏;李京龙;;添加中间层扩散连接钛合金与不锈钢研究[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
2 董世运;杨华;徐滨士;胡振峰;;复合刷镀液中纳米颗粒的存在状态及对镀层组织性能的影响[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(一)[C];2007年
3 李炎;魏世忠;张万红;龙锐;;TiC陶瓷/碳钢爆炸焊接界面电子显微分析[A];中南地区第十六届电子显微镜学术交流会论文集[C];2007年
4 徐滨士;史佩京;董世运;王海斗;许一;;纳米电刷镀技术——再制造工程中的关键技术[A];2005年上海市电镀与表面精饰学术年会论文集[C];2005年
5 仝都喜;翟秋亚;徐锦锋;李为卫;宫少涛;;用于16Mn钢TLP焊非晶态中间层合金的研究[A];陕西省焊接学术会议论文集[C];2008年
6 谭天亚;傅正义;张东明;张金咏;;异种金属和陶瓷/金属的扩散焊接研究[A];复合材料:生命、环境与高技术——第十二届全国复合材料学术会议论文集[C];2002年
7 杨华;徐滨士;董世运;;含沙粒油润滑条件下镍基Al_2O_3复合刷镀层的摩擦磨损性能[A];第六届全国表面工程学术会议暨首届青年表面工程学术论坛论文集[C];2006年
8 李鹏;李京龙;霍立鹏;张赋升;熊江涛;;添加Ni+Nb中间层的钛合金与不锈钢扩散焊工艺研究[A];第十五次全国焊接学术会议论文集[C];2010年
9 骆瑞雪;;钛/镍扩散焊接的影响因素[A];中国有色金属学会第六届学术年会论文集[C];2005年
10 聂丽萍;李清松;范华;张邦强;;凝汽器用钛钢复合板失效原因分析[A];中国动力工程学会透平专业委员会2012年学术研讨会论文集[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王胜民;机械镀锌无结晶形层的研究[D];昆明理工大学;2010年
2 潘金芝;复合冷作模具钢的研究[D];大连交通大学;2010年
3 吴铭方;铝合金与不锈钢低温扩散焊及界面主组元扩散行为研究[D];江苏大学;2011年
4 蒋淑英;Al/Fe、Al/Ni、Al/Ti液/固界面扩散溶解层研究[D];中国石油大学;2010年
5 王传彬;波阻抗梯度飞片的研制及其在动高压物理中的应用[D];武汉理工大学;2003年
6 张鹏程;铍/HR-1不锈钢扩散焊和钎焊及其界面特性研究[D];中国工程物理研究院北京研究生部;2003年
7 潘春旭;复合零部件异种金属焊接接头显微结构特征及其转变机理研究[D];武汉交通科技大学;1998年
8 郭伟;Ti-6Al-4V/QAl10-3-1.5异种材料扩散连接研究[D];吉林大学;2006年
9 刘鹏;Mg/Al活性异种金属焊接界面微观结构及元素扩散的研究[D];山东大学;2006年
10 宋敏霞;异种材料Ti-6Al-4V/ZQSn10-10扩散连接研究[D];吉林大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 韩小云;有氧烧结镍基自熔合金涂层的研究[D];华东理工大学;2011年
2 黄文芳;钛—铜层状复合材料制备工艺与性能的研究[D];昆明理工大学;2010年
3 李会;工业挤压态AZ31B镁合金扩散焊接工艺实验研究[D];太原理工大学;2011年
4 李文川;Al-Cr合金涂层的制备及氧化行为研究[D];浙江大学;2011年
5 于永妍;镍基纳米SiC复合电刷镀层性能分析[D];大连海事大学;2011年
6 王海东;压力在TLP焊接过程中的作用[D];兰州理工大学;2011年
7 马启慧;双相不锈钢异种金属的焊接工艺及接头组织性能研究[D];南京航空航天大学;2010年
8 于康;GH4169合金真空扩散连接技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 张德颖;超声场中旋转阴极电铸纳米复合沉积层的试验研究[D];河南科技大学;2011年
10 马圣东;Al基液固相界面扩散溶解层的研究[D];中国石油大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐翔民,杨蕴林,王长生;焊接温度对固态焊接中等效压缩变形的影响[J];兵器材料科学与工程;2005年02期
2 钱红,叶赐麒,闫玉芹;中间过渡层在真空扩散焊中的应用[J];北京工业大学学报;1992年01期
3 邹茉莲,刘泽文;钛合金TC4与1Cr18Ni9Ti不锈钢的扩散焊工艺探索[J];北京航空航天大学学报;1995年03期
4 温爱玲,陈春焕,郑德有,沈继原,任瑞铭;高能喷丸表面纳米化对工业纯钛组织性能的影响[J];表面技术;2003年03期
5 杨剑,滕凤恩;纳米材料综述[J];材料导报;1997年02期
6 乐启炽,张新建,崔建忠;镁合金及其成形工艺与应用状况[J];材料导报;2002年12期
7 冯刚;于化顺;张琳;闵光辉;;镁合金组织细化的途径[J];材料导报;2004年10期
8 于卫新;李淼泉;胡一曲;;材料超塑性和超塑成形/扩散连接技术及应用[J];材料导报;2009年11期
9 巴德玛;马世宁;李长青;;Cr-Si合金钢表面纳米晶热稳定性的研究[J];材料工程;2008年08期
10 宋西平,孟为如,邵潭华,王士元,刘效方;TC4钛合金惯性摩擦焊焊缝微观组织形成的研究[J];材料工程;1996年02期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 蔚成全;赵维民;黄春瑛;史中方;;镁及镁合金晶粒细化的方法研究[A];2008中国铸造活动周论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 张鹏程;铍/HR-1不锈钢扩散焊和钎焊及其界面特性研究[D];中国工程物理研究院北京研究生部;2003年
2 谷晓燕;镁基复合材料(TiC_p/AZ91D)瞬间液相扩散连接研究[D];吉林大学;2007年
3 宋敏霞;异种材料Ti-6Al-4V/ZQSn10-10扩散连接研究[D];吉林大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孔纪兰;铍/不锈钢扩散连接的研究[D];重庆大学;2002年
2 周波;不锈钢与钛合金脉冲加载扩散焊接工艺研究[D];重庆大学;2004年
3 张志远;AZ91镁合金的晶粒细化及其力学性能[D];沈阳工业大学;2006年
4 徐杰;镁合金活性TIG焊和真空扩散焊的研究[D];南京航空航天大学;2006年
5 许芳艳;轧制板材镁合金AZ31的再结晶行为[D];湖南大学;2006年
6 肖盼;AZ31镁合金压缩变形及退火再结晶的研究[D];重庆大学;2006年
7 刘永军;TC4钛合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢超塑性扩散连接工艺研究[D];西北工业大学;2007年
8 施晓琦;钛合金超塑成形/扩散连接组合工艺研究[D];南京航空航天大学;2007年
9 李维伟;5083铝合金扩散焊接工艺研究[D];南京航空航天大学;2007年
10 周小玲;钛合金与不锈钢表面自纳米化后的扩散焊接试验研究[D];重庆大学;2008年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 白莉;;铝合金与T2铜脉冲加压扩散连接研究[J];兵器材料科学与工程;2012年06期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄新民,吴玉程,郑玉春;纳米颗粒对复合镀层性能的影响[J];兵器材料科学与工程;1999年06期
2 徐龙堂,徐滨士,马世宁,周美玲;电刷镀镍基Ni包纳米Al_2O_3粉复合镀层的组织性能[J];兵器材料科学与工程;2000年04期
3 钱红,叶赐麒,闫玉芹;中间过渡层在真空扩散焊中的应用[J];北京工业大学学报;1992年01期
4 沙鹏,贺定勇,田富强,李晓延,史耀武;焊接接头力学不均匀体断裂力学参量的数值分析[J];北京工业大学学报;2000年S1期
5 邹茉莲,刘泽文;钛合金TC4与1Cr18Ni9Ti不锈钢的扩散焊工艺探索[J];北京航空航天大学学报;1995年03期
6 王玉林,沈德久,于金库,邵光杰,于升学,任可;稀土对电刷镀Ni-P合金组织结构的影响[J];北京科技大学学报;1996年S2期
7 刘晓方,牛士俊,王汉功,赵文轸;Ni─PTFE复合刷镀层的研究[J];表面工程;1995年01期
8 马世宁;电刷镀技术的新进展[J];表面工程;1997年01期
9 李云东,江辉,李根生,何予鹏;稀土添加剂对快速镍刷镀层的影响[J];中国表面工程;2002年02期
10 顾卓明,黄婉娟;耐磨复合镀层工艺的研究[J];表面技术;2002年02期
【相似文献】
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2 赵涣凌;赵贺;宋敏霞;赵熹华;冯吉才;;镍、镍+铜中间层对TC4/ZQSn10-10扩散连接的影响[J];机械工程材料;2008年07期
3 王哲;钛合金超塑成形/扩散连接技术在飞机结构上的应用[J];钛工业进展;1999年03期
4 刘树英;张贵锋;刘广宝;徐沛礼;王亚威;;钛合金与GCr15扩散连接界面组织特征与性能[J];焊接学报;2010年09期
5 袁新建;盛光敏;秦斌;黄文展;;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[J];稀有金属材料与工程;2007年09期
6 赵贺;曹健;冯吉才;;TC4/Ni/ZQSn10-2-3扩散连接[J];焊接学报;2009年09期
7 郭伟,赵熹华,宋敏霞,冯吉才,杨飚;TC4/Ni/QAl10-3-1.5扩散连接研究[J];焊接学报;2005年07期
8 元哲石;徐立新;吴执中;宋敏霞;赵涣凌;;Ni+Cu为中间层的TC4与ZQSn10—10的扩散连接试验分析[J];焊接学报;2007年08期
9 赵贺;曹健;冯吉才;;TC4/Cu/ZQSn10-2-3扩散连接接头微观分析[J];焊接学报;2009年07期
10 陈丹;许晓静;田琨;辛喜玲;于春杭;盛新兰;;钛合金表面磁控溅射TiB_2-TiN复合薄膜的摩擦磨损性能[J];功能材料;2010年S3期
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1 周荣林;侯金保;黄宁;张九海;田锡唐;;钛合金中间层扩散连接[A];第十次全国焊接会议论文集(第1册)[C];2001年
2 于康;李卓然;;GH4169合金真空扩散连接工艺研究[A];第十五次全国焊接学术会议论文集[C];2010年
3 李鹏;李京龙;;添加中间层扩散连接钛合金与不锈钢研究[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
4 王艳芳;张赋升;熊江涛;李京龙;;硬质合金与钛合金真空扩散焊工艺研究[A];陕西省焊接学术会议论文集[C];2006年
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10 马小怀;赵喜明;陈百锁;;钛合金棒材超声波探伤[A];无损检测专业委员会第七届年会论文集[C];2000年
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8 吴光鹏 刘运伟;安吉精铸公司攀登钛合金铸造技术高峰[N];中国航空报;2005年
9 ;美国实验室开发出钛铝的先进加工工艺模型[N];中国有色金属报;2006年
10 廖志林;脑肿瘤病人用上钛合金颅骨[N];健康报;2008年
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1 韩靖;表面自纳米化不锈钢与钛合金扩散连接研究[D];重庆大学;2009年
2 沈孝芹;Al_2O_3-TiC/W18Cr4V扩散连接界面结构及应力分布研究[D];山东大学;2010年
3 刘卫红;铝基复合材料瞬间液相扩散连接[D];吉林大学;2004年
4 李顺;氧化铝陶瓷的微波连接及其界面研究[D];天津大学;2010年
5 曹健;TiAl与TiC金属陶瓷自蔓延反应辅助扩散连接机理研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
6 赵东升;钛合金与不锈钢真空热轧形变连接机理研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
7 李辉;Be/HR-1和Be/中间层/HR-1不锈钢扩散连接的研究[D];重庆大学;2010年
8 郭伟;Ti-6Al-4V/QAl10-3-1.5异种材料扩散连接研究[D];吉林大学;2006年
9 陈少平;梯度金属陶瓷与金属电场辅助扩散连接的机理及界面性能研究[D];太原理工大学;2010年
10 宋敏霞;异种材料Ti-6Al-4V/ZQSn10-10扩散连接研究[D];吉林大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 袁新建;钛合金与不锈钢脉冲加压扩散连接工艺及界面结构研究[D];重庆大学;2006年
2 王利媛;Ni、Nb中间层钛合金与不锈钢真空热轧连接工艺研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
3 杨飚;Ti-6Al-4V与QAl10-3-1.5扩散连接工艺研究[D];吉林大学;2006年
4 李刚;钛与钢相变超塑性扩散连接的研究[D];华中科技大学;2008年
5 黄达;Ti-6Al-4V与ZQSn10-10异种材料的扩散连接[D];吉林大学;2006年
6 于康;GH4169合金真空扩散连接技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 孟氢钡;钨表面镍合金化及与铜的瞬时液相连接[D];南京航空航天大学;2011年
8 魏倩倩;SiC陶瓷与金属W的连接及工艺研究[D];武汉理工大学;2012年
9 郑韵哲;激光近形制造钛合金试件力学性能的初步研究[D];中国医科大学;2009年
10 张菊梅;能量参数对钛合金微弧氧化膜层表面形貌及膜层/环氧树脂结合强度的影响[D];西安理工大学;2004年
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