收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

Al_2O_3-TiC复合陶瓷/钢扩散焊接头微观结构及断裂研究

黄万群  
【摘要】:复合陶瓷具有比单组分陶瓷更优异的性能而得到更广泛的重视和应用。Al2O3-TiC复合陶瓷具有高硬度、高耐磨性、耐高温、耐腐蚀及抗氧化等性能使其在机械、冶金等领域具有很好的应用前景。但由于其不易成型加工、韧性及耐冲击能力差,将其与金属焊接成复合构件是发挥其性能的有效途径之一。但陶瓷与金属之间不易获得性能连续的结合界面,接头易产生很大的热应力,导致焊接裂纹等,因此,研究Al2O3-TiC复合陶瓷与金属之间的焊接问题尤为必要。 采用Ti/Cu/Ti复合中间层,利用过渡液相扩散焊方法对Al2O3-TiC复合陶瓷与Q235低碳钢及1Cr18Ni9Ti不锈钢的焊接进行研究。Al2O3-TiC/Q235钢扩散焊控制加热温度1120~1160℃,保温时间30-60min,焊接压力10-15MPa,接头剪切强度为116-143MPa; Al2O3-TiC/18-8钢扩散焊控制加热温度1110~1150℃,保温时间30-60min,焊接压力10-15MPa,接头剪切强度为101-125MPa。采用扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)和X射线衍射仪(XRD)对Al2O3-TiC/钢扩散焊接头的微观组织、元素分布、界面相结构以及接头的剪切断裂机制等进行研究,建立焊接工艺参数、界面过渡区组织结构、微观裂纹及断裂机制的关系,揭示其内在规律性。 Al2O3-TiC/钢扩散焊接头存在组织特征不同于两侧基体的扩散焊界面过渡区,界面过渡区由两个区域组成:中间层扩散反应区和钢侧扩散反应区。中间层扩散反应区由Ti/Cu/Ti中间层中的元素与扩散进入该区的两侧基体元素扩散反应形成,其组织结构不同于两侧的Al2O3-TiC陶瓷和钢;钢侧扩散反应区位于钢基体内,为中间层中的元素(主要是Ti)扩散进入钢基体内一定距离并与钢中的元素扩散反应,改变了钢基体元素的分布状态,其组织特征不同与钢基体。 对Al2O3-TiC/钢扩散焊接头的元素分布及微观相结构进行分析,结果表明,Ti、Cu与两侧基体元素相互扩散,在Al2O3-TiC陶瓷界面附近形成Ti的氧化物(TiO)和复杂结构氧化物(Cu3Ti3O、Fe3Ti3O、Ni3Ti3O)。 TiO相通过Ti与A1203间的反应形成,其具有金属性质润湿Al2O3-TiC陶瓷,Cu、Fe、Ni与Ti及TiO相反应生成的复杂结构氧化物(Cu3Ti3O、Fe3Ti3O、Ni3Ti3O)同样具有金属性质进一步润湿Al2O3-TiC陶瓷,促进Al2O3-TiC陶瓷与钢间实现牢固的冶金连接。中间层反应区的残余Cu以固溶体的形式存在有利于缓解接头的残余应力,界面过渡区内的Fe-Ti脆性金属间化合物易于诱发裂纹。 Al2O3-TiC/钢异种材料扩散焊接头剪切断裂时表现为三种断裂路径:界面断裂,混合断裂,陶瓷断裂。混合断裂的强度高于界面断裂和陶瓷断裂。Al2O3-TiC/钢扩散焊接头发生陶瓷断裂时呈现镜面区-雾状区-锯齿区的断口形貌,为典型的脆性断裂。Al2O3-TiC/Q235钢接头发生混合断裂时裂纹始于中间层反应区的Cu-Ti金属间化合物层,向Al2O3-TiC陶瓷扩展。Al2O3-TiC/18-8钢接头发生混合断裂时,断裂面向紧邻Al2O3-TiC陶瓷的中间层反应区内的Fe-Ti金属间化合物层撕裂。 本文研究了Al2O3-TiC复合陶瓷与钢扩散焊接头的微观组织结构及剪切断裂机制。该研究工作为Al2O3-TiC复合陶瓷的应用提供了实验依据和理论基础。所得出的研究成果对进一步开展包括Al2O3-TiC复合陶瓷在内的陶瓷复合材料的焊接研究奠定了重要基础。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 张二林,金云学,曾松岩,朱兆军,康强,李东;自生TiC增强钛基复合材料的微观组织[J];材料研究学报;2000年05期
2 唐建新,曾照强,胡晓清,苗赫濯;原位合成TiB_2-TiC陶瓷基复合材料[J];材料工程;2001年02期
3 金云学,曾松岩,张二林,朱兆军;TiC/Ti合金中共晶TiC形态的形成机制研究[J];稀有金属材料与工程;2003年06期
4 金云学,张二林,曾松岩,朱兆军;热处理对Ti-6Al-2C合金中TiC枝晶形貌的影响[J];材料工程;2001年08期
5 孙建荣,孙扬善,樊泉;TiC_P/H13(4Cr5MoV1Si)复合材料的显微组织和力学性能[J];材料科学与工艺;2001年02期
6 李小璀,张小农,李超;原位自生成TiC/Ti-6Al复合材料的高温氧化[J];上海交通大学学报;2003年10期
7 魏尊杰,王宏伟,张二林,张虎,曾松岩;原位自生Ti_3Al金属间化合物基复合材料的微观结构[J];材料科学与工艺;2001年01期
8 谭敦强 ,黎文献;温度对制备Al-Ti-C晶粒细化剂的影响[J];特种铸造及有色合金;2002年05期
9 谭敦强 ,黎文献;Al-Ti-C晶粒细化剂对工业纯铝的晶粒细化[J];特种铸造及有色合金;2003年02期
10 胡东平,季锡林,姜蜀宁,薛屺;纳米TiC涂层的制备技术研究[J];表面技术;2004年02期
11 王金淑,周美玲,张久兴,胡延槽,宗斌;自蔓延法制备TiC粉末的研究[J];北京工业大学学报;1998年03期
12 魏宇,孙扬善,樊泉,杜温文;TiC强化Cr12MoV基复合材料的组织和性能分析[J];东南大学学报(自然科学版);2003年04期
13 武万良,黄文荣,杨德庄,孙荣禄;Ti-6Al-4V合金基体上激光熔覆Ti+TiC粉末的显微组织[J];激光技术;2003年04期
14 何秀丽,王华明,郑启光,许德胜;TiAl金属间化合物碳元素激光表面合金化[J];金属学报;1998年09期
15 夏天东,王天民,赵文军,刘天佐;铝热剂反应燃烧合成Al_2O_3-TiC陶瓷的径向显微组织变化(英文)[J];稀有金属材料与工程;1999年06期
16 徐文雷,孙扬善,丁绍松;原位合成VC和TiC颗粒对Fe_3Al基合金显微组织的影响[J];东南大学学报(自然科学版);2001年05期
17 王焕荣,叶以富,闵光辉,秦敬玉,王伟民;TiC价电子结构及其性质分析[J];科学通报;2001年03期
18 宋思利,王新洪,邹增大,曲仕尧;TiC增强铁基堆焊层组织与性能的研究[J];山东大学学报(工学版);2004年02期
19 徐国建,顾玉熹;TiC-NbC超硬质相耐磨堆焊焊条的研究[J];硬质合金;1995年03期
20 夏斌华,郭幸华,邹序枚;SHS法合成TiC碳原子饱和度的影响因素研究[J];硬质合金;1996年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈少平;董凤;王福明;胡利方;梁连杰;孟庆森;;梯度金属陶瓷(TiC)_pNi与Ti电场燃烧扩散连接界面组织及性能[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
2 李星;孙广富;欧钢;;卫星双向时间比对系统中的高精度时间间隔计数器设计[A];2005年全国时间频率学术交流会文集[C];2005年
3 林国标;黄继华;张建纲;毛建英;李海刚;;SiC陶瓷与Ti合金的Ag-Cu-Ti-TiC复合钎焊研究[A];第十一次全国焊接会议论文集(第1册)[C];2005年
4 蒋建清;;Ti-Al-C-N高硬度复合薄膜的研究[A];2010年海峡两岸功能性复合材料论坛论文集[C];2010年
5 李俊刚;金云学;李庆芬;;TiC/Ti-xY基复合材料的熔铸法制备及微观组织[A];第五届全国材料科学与图像科技学术会议论文集[C];2004年
6 柯可;;双精度实型E00文件初探[A];经天纬地——全国测绘科技信息网中南分网第十九次学术交流会优秀论文选编[C];2005年
7 刘洋;朱大焕;陈俊凌;周张健;鄢容;;W-TiC/Cu FGM的制备及其在HT-7托卡马克中的辐照性能研究[A];第十五届全国等离子体科学技术会议会议摘要集[C];2011年
8 姜爱民;蒋显全;陈异;;氮气氛烧结WC-TiC-Co硬质合金时Ti在表面的富集现象研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第6分册)[C];2010年
9 周睿;周玉;杨治华;;(TiB+TiC)/钛合金基复合材料组织性能研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
10 朱春城;赫晓东;张幸红;曲伟;;SHS制备TiC-TiB_2复合陶瓷[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
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黄万群;Al_2O_3-TiC复合陶瓷/钢扩散焊接头微观结构及断裂研究[D];山东大学;2012年
2 曹磊;熔铸法制备TiC/Ti-6Al-4V复合材料组织与力学性能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 曹磊;熔铸法制备TiC/Ti-6Al-4V复合材料组织与力学性能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 丁海民;铝熔体中TiC合成与演变的研究[D];山东大学;2010年
5 熊拥军;高致密、高强度TiC钢结硬质合金的研究[D];中南大学;2011年
6 孙金峰;MA制备非化学计量比TiC_x和TiN_x及其烧结特性的研究[D];燕山大学;2010年
7 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
8 杨学锋;碳化钛基陶瓷拉丝模的研究开发及其相关基础理论研究[D];山东大学;2006年
9 赫庆坤;抽油泵柱塞表面激光合成TiC/NiCrBSi熔覆层研究[D];中国石油大学;2009年
10 于丽娜;铝合金中TiB_2、TiC界面过渡区(相)的研究[D];山东大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙斌斌;高能球磨法制备TiC陶瓷涂层的显微组织及力学性能研究[D];南京航空航天大学;2010年
2 尹来胜;TiC颗粒增强高温钛合金基复合材料组织与性能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 王红锐;氩弧堆焊制备TiC颗粒增强铝基复合材料涂层[D];郑州大学;2011年
4 丛长林;钢基体表面TiC/TiN强化层的组织与性能[D];吉林大学;2012年
5 陈勇;TiC-Ni金属陶瓷高温力学性能研究[D];华北电力大学(北京);2010年
6 姜琨;Al-Ti-C中间合金TiC尺度分布及其界面富Ti过渡区形成机制的研究[D];山东大学;2010年
7 马晓光;铝熔体反应合成TiC的微观形貌与生长机制研究[D];山东大学;2010年
8 刘为亮;钇与TiC对AlCrFeNiCo高熵合金组织及性能的影响[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 曹瑞香;改进的碳热还原法制备TiC晶须及其应用的研究[D];太原科技大学;2011年
10 李明;放电等离子烧结合成TiC复合材料过程的数值模拟[D];南昌航空大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 于姝婷;电子邮件再次提速[N];经济消息报;2000年
2 高宏适;TiC析出形态对含B渗碳钢特性的影响[N];世界金属导报;2011年
3 中国普天信息产业集团公司总裁 欧阳忠谋;携手创造新世纪辉煌[N];中国电子报;2001年
4 记者 李瀛寰;首信今年目标256亿[N];中国计算机报;2001年
5 木顺;网络通信迈向成熟化[N];中国贸易报;2000年
6 本报记者 霍皓迪;感受“融合通信”[N];通信产业报;2001年
7 洪峻;融合带来新商机[N];中国计算机报;2000年
8 胜杉;联接明天[N];中国工商报;2000年
9 记者 张春红;数控技工短缺有望缓解[N];中国劳动保障报;2002年
10 聂晓阳 本报记者 田一珊;“三高”盈亏难以浮出水面[N];中国经营报;2001年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978