銅及其合金和鈦及其合金的連接在工業(yè)的發(fā)展中占有重要的地位。如在航空航天工業(yè)的發(fā)展中,針對戰(zhàn)機(jī)航空發(fā)動機(jī)恒速裝置中的多元精密摩擦副類的組合筒形構(gòu)件,急需用鈦合金缸體-銅合金缸套柱塞轉(zhuǎn)子替代目前笨重的鋼質(zhì)缸體-銅合金缸套柱塞轉(zhuǎn)子,以減輕飛機(jī)重量和提高比強度。在此背景下,對鈦合金與銅合金的有效連接將有非常重要的研究意義。但鈦與銅的擴(kuò)散連接強度受到Ti和Cu擴(kuò)散形成的脆性金屬間化合物影響,通過采用有效的中間層能夠有效地避免或減少金屬間化合物的形成,這對接頭性能的改善非常有利。本課題選用工業(yè)純鈦TA2和紫銅TU2作為研究母材,采用真空擴(kuò)散的連接方法,實現(xiàn)了TA2和TU2直接以及加入中間層Ni、Nb和Ni/Nb的擴(kuò)散連接。通過SEM、XRD、EDS和顯微硬度儀對接頭界面的顯微結(jié)構(gòu)和擴(kuò)散產(chǎn)物進(jìn)行了表征。研究了不同工藝參數(shù)以及中間層下焊接接頭顯微組織對宏觀力學(xué)性能的影響規(guī)律。TU2/TA2直接擴(kuò)散焊接接頭由于界面生成了脆性金屬間化合物,所得接頭強度較低。在焊接溫度800℃和保溫時間30min條件下達(dá)到極大值,為67.2MPa。斷裂主要發(fā)生在焊接界面的Ti-Cu脆性金屬間化合物層,斷口表面平整光滑,無明... 

【文章來源】：江蘇科技大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：102 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 鈦/銅異種金屬焊接性分析
    1.3 鈦/銅組合結(jié)構(gòu)件研究與發(fā)展
        1.3.1 鈦/銅組合結(jié)構(gòu)件的研究背景
        1.3.2 鈦/銅組合結(jié)構(gòu)件連接強度的研究現(xiàn)狀
    1.4 本課題選用的鈦-銅組合結(jié)構(gòu)件制備工藝
    1.5 本課題主要研究內(nèi)容
第2章 試驗材料與方法
    2.1 引言
    2.2 試驗用試樣的制備
        2.2.1 試驗材料
        2.2.2 試驗設(shè)備
    2.3 試驗方法設(shè)計
    2.4 試樣表征分析
        2.4.1 連接界面的微觀組織觀察
        2.4.2 接頭斷口形貌及成分分析
        2.4.3 接頭力學(xué)性能測定
第3章 TA2/TU2 直接擴(kuò)散連接研究
    3.1 前言
    3.2 TA2/TU2 的直接擴(kuò)散焊接試驗
    3.3 焊接溫度對TA2/TU2 焊接接頭的抗拉強度和顯微結(jié)構(gòu)的影響
        3.3.1 不同焊接溫度下獲得的TA2/TU2 焊接接頭的抗拉強度
        3.3.2 不同焊接溫度下獲得的TA2/TU2 焊接接頭的顯微結(jié)構(gòu)
        3.3.3 不同焊接溫度下獲得的TA2/TU2 焊接接頭拉伸斷口分析
    3.4 保溫時間對TA2/TU2 焊接接頭的抗拉強度和顯微結(jié)構(gòu)的影響
        3.4.1 不同保溫時間下獲得的TA2/TU2 焊接接頭抗拉強度
        3.4.2 不同保溫時間下獲得的TA2/TU2 焊接接頭的顯微結(jié)構(gòu)
        3.4.3 不同保溫時間下獲得的TA2/TU2 焊接接頭拉伸斷口分析
    3.5 TA2/TU2 焊接接頭焊接機(jī)理分析
        3.5.1 TA2/TU2 焊接接頭的顯微硬度
        3.5.2 TA2/TU2 焊接接頭的界面元素分析
        3.5.3 TA2/TU2 焊接接頭斷口物相分析
    3.6 小結(jié)
第4章 Ni作中間層的TA2/TU2 擴(kuò)散焊接研究
    4.1 引言
    4.2 焊接溫度對TA2/Ni/TU2 焊接接頭的顯微結(jié)構(gòu)及其力學(xué)性能的影響
        4.2.1 不同焊接溫度下的TA2/Ni/TU2 焊接接頭的顯微結(jié)構(gòu)
        4.2.2 不同焊接溫度下制備的TA2/Ni/TU2 焊接接頭的力學(xué)性能
        4.2.3 不同焊接溫度下制備的TA2/Ni/TU2 焊接接頭拉伸斷口分析
    4.3 小結(jié)
第5章 Nb作中間層的TA2/TU2 擴(kuò)散焊接研究
    5.1 引言
    5.2 TA2/Nb/TU2 擴(kuò)散焊接試驗
    5.3 焊接溫度對TA2/Nb/TU2 焊接接頭的抗拉強度和顯微結(jié)構(gòu)的影響
        5.3.1 不同焊接溫度下獲得的TA2/Nb/TU2 焊接接頭抗拉強度
        5.3.2 不同焊接溫度下獲得的TA2/Nb/TU2 焊接接頭的顯微結(jié)構(gòu)
        5.3.3 不同焊接溫度下TA2/Nb/TU2 焊接接頭拉伸斷口分析
    5.4 保溫時間對TA2/Nb/TU2 焊接接頭的抗拉強度和顯微結(jié)構(gòu)的影響
        5.4.1 不同保溫時間下獲得的TA2/Nb/TU2 焊接接頭抗拉強度
        5.4.2 不同保溫時間下獲得的TA2/Nb/TU2 焊接接頭的顯微結(jié)構(gòu)
        5.4.3 不同保溫時間下TA2/Nb/TU2 焊接接頭拉伸斷口分析
    5.5 TA2/Nb/TU2 焊接接頭焊接機(jī)理分析
        5.5.1 TA2/Nb/TU2 焊接接頭的顯微硬度
        5.5.2 TA2/Nb/TU2 焊接接頭的界面元素分析
        5.5.3 TA2/Nb/TU2 焊接接頭斷口物相分析
    5.6 小結(jié)
第6章 Nb/Ni復(fù)合中間層TA2與TU2 的擴(kuò)散連接研究
    6.1 引言
    6.2 焊接工藝參數(shù)對TA2/Nb/Ni/TU2 焊接接頭的顯微結(jié)構(gòu)及其力學(xué)性能的影響
        6.2.1 不同工藝參數(shù)下的TA2/Nb/Ni/TU2 焊接接頭的顯微結(jié)構(gòu)
        6.2.2 不同工藝參數(shù)下制備的TA2/Nb/Ni/TU2 焊接接頭的力學(xué)性能
        6.2.3 不同工藝參數(shù)下制備的TA2/Nb/Ni/TU2 焊接接頭拉伸斷口分析
    6.3 小結(jié)
第7章 Cu/Ti直接擴(kuò)散及加入中間層的焊接接頭形成機(jī)理研究
    7.1 引言
    7.2 TU2/TA2 直接擴(kuò)散焊接接頭形成機(jī)理
        7.2.1 Boltzmann-Matano方法介紹
        7.2.2 Cu/Ti接頭界面過渡區(qū)元素D-C分布方程的確定
        7.2.3 Cu/Ti接頭界面過渡區(qū)元素的擴(kuò)散系數(shù)
        7.2.4 Cu/Ti接頭界面過渡區(qū)擴(kuò)散距離的數(shù)值分析
        7.2.5 Cu/Ti焊接接頭金屬間化合物形成和生長機(jī)理
    7.3 TU2/Ni/TA2 焊接接頭形成機(jī)理
    7.4 TU2/Nb/TA2 焊接接頭形成機(jī)理
    7.5 TU2/Ni/Nb/TA2 焊接接頭形成機(jī)理
    7.6 小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]擴(kuò)散連接技術(shù)在鈦合金加工中的應(yīng)用及研究進(jìn)展[J]. 高文靜,雷君相.  有色金屬材料與工程. 2017(04)
[2]淺談異種金屬的焊接[J]. 葛會冰,蘇立國.  山東工業(yè)技術(shù). 2016(13)
[3]淺析異種金屬材料物理性質(zhì)對焊接的影響[J]. 花雷生.  中國高新技術(shù)企業(yè). 2016(08)
[4]Interfacial Characterization and Mechanical Property of Ti/Cu Clad Sheet Produced by Explosive Welding and Annealing[J]. 祖國胤,LI Xiaobing,ZHANG Jinghua,ZHANG Hao.  Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition）. 2015(06)
[5]利用Ag箔作中間層實現(xiàn)Ti-6Al-4V鈦合金/無氧銅的低溫高強擴(kuò)散焊接（英文）[J]. 沈強,向會英,李美娟,羅國強,王儀宇,王傳彬,張聯(lián)盟.  稀有金屬材料與工程. 2015(11)
[6]工業(yè)純鈦TA2/紫銅T2異種金屬CMT焊接接頭的微觀組織和腐蝕性能[J]. 曹睿,馮振,陳劍虹,景敏.  焊接學(xué)報. 2015(01)
[7]鈦/銅異種金屬連接技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 馮振,曹睿,溫寶峰,陳劍虹.  焊接. 2014(05)
[8]Cu/Ti異種金屬攪拌摩擦焊搭接接頭組織與性能[J]. 姚磊,沈以赴,李博,胡偉葉.  焊接學(xué)報. 2014(02)
[9]鈦合金Ti6Al4V/純銅T2冷金屬過渡搭接焊焊接接頭組織與性能[J]. 馮振,曹睿,陳劍虹.  機(jī)械工程學(xué)報. 2014(16)
[10]銅/鈦攪拌摩擦搭焊接頭特征及界面結(jié)合機(jī)制[J]. 姚磊,沈以赴,李博,周冠男,吳小偉,胡偉葉.  稀有金屬材料與工程. 2013(12)

博士論文
[1]異種材料Ti-6Al-4V/ZQSn10-10擴(kuò)散連接研究[D]. 宋敏霞.吉林大學(xué) 2007

碩士論文
[1]TC18鈦合金的組織性能研究[D]. 王磊.西安建筑科技大學(xué) 2017
[2]添加Ag中間層的TC4與OFC擴(kuò)散焊接研究[D]. 向會英.武漢理工大學(xué) 2014
[3]銅-鈦爆炸復(fù)合板的界面分析與性能研究[D]. 張精華.東北大學(xué) 2013
[4]銅鈦異種金屬攪拌摩擦搭焊工藝及接頭組織與性能[D]. 姚磊.南京航空航天大學(xué) 2013
[5]預(yù)置填充層鈦/銅合金電子束焊接工藝研究[D]. 唐奇.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[6]鈦極板銅耳連接的工藝及設(shè)備[D]. 吳昌玉.蘭州理工大學(xué) 2010
[7]鈦種板與銅耳的電阻釬焊技術(shù)[D]. 韓方東.蘭州理工大學(xué) 2009
[8]Ni、Nb中間層鈦合金與不銹鋼真空熱軋連接工藝研究[D]. 王利媛.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007
[9]QCr0.8/TC4異種材料電子束焊接工藝研究[D]. 趙海生.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007
[10]Ti-6Al-4V與QAl10-3-1.5擴(kuò)散連接工藝研究[D]. 楊飚.吉林大學(xué) 2006



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