首页> 正文

多孔TiAl金属间化合物与不锈钢的连接

2020-12-07阅读(616)

多孔TiAl金属间化合物与不锈钢的连接

论文摘要

多孔TiAl金属间化合物是一种潜在的第三类无机多孔材料。本研究采用胶粘连接和钎焊两种方式连接多孔TiAl基体与不锈钢。利用万能电子力学性能试验机、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、差示扫描量热法（DSC）等分析测试手段研究了连接接头的力学性能、微观组织结构和接头界面反应。实验表明,胶粘连接采用包覆对接方式获得的多孔TiAl/不锈钢接头具有良好的室温拉伸性能,最大值为47MPa。钎焊法采用四种粉钎料,其中Ti-50Cu粉钎料能获得质量好且外观漂亮的接头。其余三种粉钎料的失效原因为:Ti-25Ni-25Cu粉钎料的焊接能获得的最大拉伸强度为35MPa,焊接温度超过1100℃后,容易引起多孔TiAl基体晶粒长大,降低基体力学性能;Ti-25Cu钎料由于Cu在真空中蒸发等原因使得Ti-25Cu钎料产生的液相少、无法润湿界面,钎焊接头质量无法提高,能获得的最大接头强度为20MPa;Cu-25Ti由于与多孔TiAl基体激烈反应产生熔蚀,在接头处形成缺陷,不能形成有效接头。Ti-50Cu粉钎料能产生适量液相、润湿界面,对多孔TiAl/不锈钢的连接牢固。焊接温度T在887～950℃区间时（焊接时间t=600s）,接头拉伸强度随温度的升高而增大,950℃获得最大值47MPa;在t=60～240s（T=950℃）时,接头拉伸强度随焊接时间延长而增大;t≥240s时,接头强度随t增加而减小;t=240s时,获得接头最大拉伸强度65MPa。研究发现升温速率和降温速率对接头拉伸强度影响不大,所以优化得Ti-50Cu钎焊多孔TiAl/不锈钢的焊接参数为:T=950℃,t=240s,887℃后升温速率采用8℃/min,随炉冷却。其接头界面结构为多孔TiAl/Ti3Al+Ti2Cu/TiCu+Ti2Cu/富Ti层/富Fe层/不锈钢。采用优化工艺钎焊获得的多孔TiAl/Ti-50Cu/不锈钢接头,进行腐蚀性能实验。试验证明接头在450℃具有较好的抗氧化性能,接头强度变化不大;600℃时接头抗氧化性能差,氧化50h后接头强度为8MPa。多孔TiAl/Ti-50Cu/不锈钢接头抗HCl腐蚀性能的试验中,ph=2和ph=3时产生点蚀和选择性腐蚀,出现局部腐蚀。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 前言
  • 1.2 TIAL合金的连接现状
  • 1.2.1 TiAl金属间化合物的自蔓延高温合成反应技术
  • 1.2.2 TiAl金属间化合物扩散连接技术
  • 1.2.3 TiAl金属间化合物的超塑性连接
  • 1.2.4 TiAl金属间化合物的钎焊
  • 1.3 粉末冶金件的连接现状
  • 1.3.1 粉末冶金件连接与致密材料的区别
  • 1.3.2 粉末冶金件主要的连接技术
  • 1.3.2.1 电阻焊
  • 1.3.2.2 钎焊
  • 1.3.2.3 摩擦焊
  • 1.3.2.4 激光焊
  • 1.3.2.5 胶粘连接
  • 1.4 多孔TIAL金属间化合物与不锈钢的连接
  • 1.4.1 多孔TiAl金属间化合物与不锈钢的连接意义
  • 1.4.2 多孔TiAl与不锈钢的物理特性与可焊性分析
  • 1.4.3 本文研究内容
  • 第2章 工艺流程与实验方法
  • 2.1 实验流程图
  • 2.2 实验材料及规格
  • 2.3 实验设备及检测手段
  • 2.3.1 孔隙率与钎料流失率计算方法
  • 2.3.2 抗氧化性能试验
  • 2.3.3 抗酸腐蚀性能试验
  • 2.3.4 差热分析（DSC）
  • 2.3.5 X射线衍射分析（XRD）
  • 2.3.6 扫描电镜观察（SEM）
  • 第3章 多孔TIAL金属间化合物的连接方法
  • 3.1 胶粘连接
  • 3.2 真空钎焊
  • 3.2.1 Ti-Ni-Cu系粉钎料
  • 3.2.2 Ti-Cu系粉钎料
  • 3.3 本章小节
  • 第4章 多孔TIAL金属间化合物的钎焊
  • 4.1 引言
  • 4.2 TI-50CU钎料升温过程分析
  • 4.2.1 Ti-50Cu粉钎料反应过程的物相变化
  • 4.2.2 Ti-50Cu与基体的反应分析
  • 4.2.3 Ti-50Cu钎料焊接升温工艺确定
  • 4.3 焊接温度对多孔TIAL/TI-50CU/不锈钢接头的影响
  • 4.3.1 焊接温度对多孔TiAl/Ti-50Cu/不锈钢接头强度的影响
  • 4.3.2 不同温度多孔TiAl/Ti-50Cu/不锈钢接头的显微结构
  • 4.3.3 确定最佳焊接温度
  • 4.4 焊接时间多孔TIAL/TI-50CU/不锈钢接头的影响
  • 4.4.1 焊接时间对多孔TiAl/Ti-50Cu/不锈钢接头强度的影响
  • 4.4.2 多孔TiAl/Ti-50Cu/不锈钢接头的显微结构
  • 4.5 升温、降温速率对多孔TIAL/TI-50CU/不锈钢接头的影响
  • 4.6 孔隙度对多孔TIAL/TI-50CU/不锈钢接头的影响
  • 4.7 多孔TIAL/TI-50CU/不锈钢接头反应层形成机理及过程
  • 4.8 本章小结
  • 第5章 多孔TIAL/TI-50CU/不锈钢接头的抗腐蚀性能
  • 5.1 高温腐蚀
  • 5.1.1 450℃多孔TiAl/Ti-50Cu/不锈钢接头在氧化行为
  • 5.1.1.1 450℃氧化对多孔TiAl/Ti-50Cu/不锈钢接头的影响
  • 5.1.1.2 Ti-50Cu钎料450℃的氧化动力学
  • 5.1.1.3 Ti-50Cu钎料在450℃的氧化形貌
  • 5.1.2 600℃多孔TiAl/Ti-50Cu/不锈钢的氧化行为
  • 5.1.2.1 600℃氧化对多孔TiAl/Ti-50Cu/不锈钢接头的影响
  • 5.1.2.2 Ti-50Cu钎料600℃的氧化动力学
  • 5.1.2.3 Ti-50Cu钎料600℃的氧化形貌
  • 5.1.2.4 Ti-50Cu钎料600℃氧化膜的变化
  • 5.2 耐酸腐蚀性能
  • 5.2.1 多孔TiAl/Ti-50Cu/不锈钢接头酸腐蚀分析
  • 5.2.2 ph=2与ph=3HCl溶液的腐蚀机理
  • 5.3 本章小节
  • 第6章 主要结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读学位期间主要的研究成果

    • 相关论文文献

    • [1].PST TiAl single crystals for high temperature applications[J]. Science Foundation in China 2016(04)
    • [2].Advances in phase relationship for high Nb-containing TiAl alloys[J]. Rare Metals 2016(01)
    • [3].新型超轻TiAl多孔材料的制备及其力学性能[J]. 稀有金属材料与工程 2016(09)
    • [4].γ–TiAl金属间化合物加工的国内外研究现状[J]. 航空制造技术 2020(04)
    • [5].Hot deformation behavior and microstructural evolution of powder metallurgical TiAl alloy[J]. Rare Metals 2017(04)
    • [6].TiAl金属间化合物纳米粉末的相转变[J]. 稀有金属材料与工程 2015(05)
    • [7].Fabrication of in situ Ti_2AlN/TiAl Composites by Reaction Hot Pressing and Their Properties[J]. Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science Edition) 2014(01)
    • [8].A first-principles study of site occupancy and interfacial energetics of an H-doped TiAl-Ti_3 Al alloy[J]. Science China(Physics,Mechanics & Astronomy) 2012(02)
    • [9].Structural and Thermodynamic Properties of TiAl intermetallics under High Pressure[J]. Communications in Theoretical Physics 2012(01)
    • [10].Synthesis of C_f/TiAl_3 Composite by Infiltration-In Situ Reaction[J]. Journal of Materials Science & Technology 2009(06)
    • [11].Effects of Nb and Si on high temperature oxidation of TiAl[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2008(03)
    • [12].Oxidation behavior of niobized TiAl by plasma surface alloying[J]. Journal of University of Science and Technology Beijing 2008(05)
    • [13].聚片孪生TiAl单晶及其应用展望[J]. 振动.测试与诊断 2019(05)
    • [14].TiAl合金的热暴露表面及其对室温拉伸性能的影响[J]. 钢铁研究学报 2010(11)
    • [15].TiAl多孔材料的研制[J]. 稀有金属材料与工程 2008(S4)
    • [16].TiAl合金及其复合材料的研究进展与发展趋势[J]. 燕山大学学报 2020(02)
    • [17].Crack propagation mechanism of γ-TiAl alloy with pre-existing twin boundary[J]. Science China(Technological Sciences) 2019(09)
    • [18].不同表面状态和热暴露对γ-TiAl合金疲劳性能的影响[J]. 稀有金属材料与工程 2017(02)
    • [19].Y掺杂γ-TiAl电子结构的第一性原理计算[J]. 稀有金属材料与工程 2017(02)
    • [20].长期热暴露对含钨铌γ-TiAl合金疲劳及表面损伤容限的影响[J]. 中国有色金属学报 2016(06)
    • [21].新型Ti_3AlC_2-Al_2O_3/TiAl_3复合材料的组织结构与性能[J]. 复合材料学报 2015(01)
    • [22].TiAl合金离子渗碳摩擦磨损性能研究[J]. 材料科学与工艺 2011(02)
    • [23].热暴露对铸造TiAl合金表面完整性及拉伸性能的影响[J]. 钢铁研究学报 2011(11)
    • [24].热压反应合成Al_2O_3-Ho_2O_3/TiAl复合材料[J]. 粉末冶金技术 2010(01)
    • [25].Numerical simulation of electro-magnetic and flow fields of TiAl melt under electric field[J]. China Foundry 2010(03)
    • [26].High-temperature oxidation behavior of Al_2O_3/TiAl matrix composite in air[J]. Science in China(Series E:Technological Sciences) 2009(05)
    • [27].Fabrication and Mechanical Properties of Al_2O_3/TiAl Composites[J]. Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science Edition) 2009(05)
    • [28].Diffusion Bonding of Dissimilar Intermetallic Alloys Based on Ti_2AlNb and TiAl[J]. Journal of Materials Science & Technology 2009(06)
    • [29].Theoretical Calculations for Structural, Elastic and Thermodynamic Properties of γTiAl Under High Pressure[J]. Communications in Theoretical Physics 2008(12)
    • [30].基于最小加工表面裂纹的TiAl合金铣削参数优化[J]. 宇航材料工艺 2020(02)

    标签：;  ;  ;  ;  

    多孔TiAl金属间化合物与不锈钢的连接
    下载Doc文档

    猜你喜欢

    © 2024 毕速过 版权所有 鄂ICP备12018319号-5