文档介绍：国内图书分类号:TG 学校代码:10213 国际图书分类号: 密级:公开↑ ↑(宋体小4号字) (宋体小4号字) 工程硕士学位论文↑(宋体小2号字加粗) Ti/Al异种合金TIG电弧熔钎焊工艺及界面特征研究↑(黑体2号字) 硕士研究生:敬小军导师:吕世雄教授级高工申请学位:工程硕士学科:材料工程所在单位:材料科学与工程学院答辩日期:2012年7月授予学位单位:哈尔滨工业大学冒号左侧用黑体4 号字,冒号右侧用宋体4号字,多倍行距 。 Classified Index: TG (Times New Roman 小4字) : (Times New Roman 小4字) Dissertation for the Master Degree in Engineering ↑(Times New Roman 小2号字) RESEARCH ON TECHNOLOGY OF TIG ARC WELDING BRAZING AND INTERFACIAL CHARACTERISTIC OF Ti/Al DISSIMILAR ALLOYS ↑(Times New Roman 2 Candidate: Jing Xiaojun Supervisor: Prof. Senior Eng. Lv Shixiong Academic Degree Applied for: Master of Engineering Speciality: Material Engineering Affiliation: School of Material Science and Engineering Date of Defence: July, 2012 Degree-Conferring-Institution:Harbin Institute of Technology m 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文(Times New Roman 小5号字) -I- 摘要钛和铝在冶金学上不相容,容易反应生成脆性的金属间化合物,使得Ti/Al 复合构件的连接一直是焊接工作者的研究热点。电弧熔钎焊具有设备成本低、应用范围广等优势,逐渐引起了学者的广泛关注。然而,焊丝在电弧加热的钛表面铺展困难,容易生成大量金属间化合物,限制了该项技术在Ti/Al复合构件连接方面的研究与应用。因此,明确电弧条件下钛表面焊丝铺展特性和界面反应层的生长规律是获得高强度Ti/Al熔钎焊接头的关键。本文开展了Ti/Al对接接头电弧熔钎焊技术的系统研究。首先,基于有限元温度场分析与润湿铺展试验研究,明确了Ti/Al接头的温度分布特征和液态焊丝的铺展规律,在此基础上开发了匙孔型电弧熔钎焊技术。通过调控焊接热输入、加热位置、焊丝类型获得了良好的熔钎焊接头焊缝成形。然后,观察了熔钎焊接头的微观组织,通过拉伸试验测试接头强度,结合微观组织与断裂特征分析,明确了接头的破坏机制和影响因素。最后,采用热力学、动力学与试验分析相结合的方式,重点研究Ti/Al电弧钎焊界面金属间化合物层的生长规律。研究表明:通过控制焊接速度和送丝方式,液态焊丝在接头坡口内部充分铺展,熔池可经历“椭球型→缺口型→匙孔型→椭球型”的动态循环过程。液态焊丝在接头反面、坡口内部和接头正面充分铺展,最终实现了对接接头的单面焊双面成形。纯铝接头界面反应层呈锯齿状分布,厚度为4-6μm。钎焊界面结构为 Ti(Al)+Ti 3Al+TiAl 3,反应层在厚度方向均匀分布。Al-Cu-La焊丝填充时形成了 Ti 2Al 20La新相,接头强度高达270MPa,达到LF6铝母材的85%以上。界面反应的热力学与动力学特征研究表明:TiAl 3为优先生成相,加热阶段界面前沿的Ti 浓度难以达到饱和,只有冷却阶段才结晶析出。界面反应层生长过程主要包括液态焊丝铺展吸附、元素不均匀扩散、固相转变生成Ti 3Al相和TiAl 3相形核长大四个阶段。随着焊接热输入增大,界面反应层的厚度与形貌变化显著。La、Zr和B 元素均促进了TiAl 3相的形核,从而形成了靠钛侧松散的TiAl 3反应层。La元素使Ti 2Al 20La相依附于TiAl 3界面形成。Zr可使TiAl 3反应层前端转变为(Ti,Zr)Al 3 相,从而提高了反应层的抗裂性能。B元素形成的界面反应层内存在TiB 2和 AlB 12异相质点,促进了界面反应层内TiAl 3的非均匀形核。Si元素增加了反应层厚度,同时也改善了其物相结构,从而形