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    鈦合金/不銹鋼復合板的放電等離子燒結技術制備及其性能

    822   編輯:中冶有色網   來源:劉瑞峰,仙運昌,趙瑞,周印梅,王文先  
    2024-04-17 10:17:24
    鈦合金的比強度高、抗腐蝕性優良、高溫和低溫性能穩定,廣泛用于制造航空發動機葉片和壓氣機盤等零部件 但是,鈦合金的切削加工價格昂貴,且其切削精度和加工性能較差[1~3] 鈦合金/不銹鋼復合板綜合了鈦合金和不銹鋼的優點,既具有良好的耐腐蝕能力,又具有較高的強度和較低的成本,可進一步擴展其在航空等領域的應用[4~7] 鈦合金和不銹鋼的導熱系數和線膨脹系數差異較大,使連接過程中的溫度場和應力場分布不均勻,焊后產生較大的殘余應力 連接工藝控制不當會生成大量的TiFe和TiFe2等金屬間化合物,影響接頭的力學性能 傳統的熔焊、釬焊、真空熱軋焊等工藝的特點是長時和高溫熔化,常產生較大的殘余應力和組織粗化[8,9] 固相擴散焊,是在低于母材熔點的溫度進行連接,可控制界面金屬間化合物的生成從而提高連接接頭的質量 周榮林[10]采用相變擴散連接得到了高質量的Ti/SS接頭,優化連接溫度、加熱速度、冷卻速度等參數使鈦與不銹鋼的相變擴散連接接頭的抗拉強度達到380 MPa以上 高旺旺[11]采用直接擴散焊接方法,溫度為1183~1243 K、保溫時間為3000~6600 s時得到了變形小、組織均勻、性能良好的接頭 擴散溫度為1213 K、擴散時長為4800 s時得到的接頭性能最優,剪切強度為110.47 MPa 但是,長時間的高溫焊接在界面附近生成了Fe2Ti、Cr2Ti、FeTi等金屬間化合物 放電等離子燒結技術(SPS)是一種新型連接技術,其優點是升溫快、過程參數可精確調控,在微觀間隙處的微弧放電產生局部高溫將微區高質量結合,可用于連接異質板材 Miriyev A等[12]采用SPS制備了Ti-6Al-4V/AISI4330復合板,結果表明,連接溫度直接影響界面擴散層,拉伸強度達到250 MPa Umeda J[13]采用SPS連接Ti/AZ80復合板,可在短時間內制備出比傳統擴散焊接質量更高的界面結合 Zhao等[14]也得到了類似的結論 Dong等[15]制備TiNi/2024Al復合材料時,將整個連接理解為電弧焊、電阻點焊及擴散壓力焊的綜合過程 本文用SPS連接鈦合金/不銹鋼復合板,先用ANSYS有限元模擬脈沖電流流經復合板材的電流密度分布及溫度分布,然后用SPS連接鈦合金和不銹鋼異質板材,觀察分析連接界面的微觀組織和物相組成、測試其微觀硬度和拉伸性能,研究異質板材的
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