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定向组织TiAl合金的连接工艺研究

作　者: 刘多
导　师: 何鹏
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: TiAl Ag基钎料 Ti基钎料 扩散连接 界面组织
分类号: TG457
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 130次
引　用: 3次
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内容摘要


本文针对航空发动机叶片的制造要求,对定向凝固TiAl基合金的连接工艺及机理进行了研究。分析了两种不同钎料对接头界面组织和剪切强度的影响,确定了每种钎料使用时的最佳连接规范参数。另外,还采用直接扩散连接的方法对TiAl基合金进行了连接,对不同参数下的接头组织及强度进行了分析,确定了最佳工艺。分析了连接接头的定向生长规律。利用光学显微镜,扫描电镜,X射线衍射,显微硬度等分析方法对连接接头组织进行了定性和定量分析,并对接头强度进行了测试。分析测试结果表明:对于Ag-Cu-Ti钎料钎焊接头,在连接温度为870℃,保温时间为15min的钎焊条件下,接头的剪切强度达到最大值178MPa。此时界面一侧结构为TiAl/AlCuTi/AlCu2Ti/Ag基固溶体/ AlCu2Ti/TiCu/Ti2Cu（对称结构）,随着连接温度的升高,接头中心的AlCu2Ti/TiCu/Ti2Cu组织转变为弥散分布的AlCu2Ti相。断裂位置为AlCu2Ti相金属间化合物层,生成的脆性相使接头强度降低。对于Ti-Zr-Ni-Cu钎料钎焊接头,在连接温度为1050℃,保温时间为10min的钎焊条件下,接头的剪切强度达到最大值248MPa。此时界面一侧结构为TiAl/母材与钎料的扩散层+Ti3Al/残余钎料+ Ti3Al（对称结构）,母材与钎料的扩散层以及残余钎料层都是接头的薄弱区域,生成的各种脆性相使接头强度降低。对于直接扩散连接,接头性能与界面接触及元素扩散有直接关系。压力保持为30MPa不变时,当连接温度为1200℃,保温时间为60min的连接条件下,接头的剪切强度达到最大值294MPa。继续延长保温时间,界面处再结晶后晶粒逐渐长的粗大,影响接头性能的提高。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-17
  1.1 课题背景  9
  1.2 定向凝固TiAl金属间化合物的研究发展现状  9-11
  1.3 TiAl金属间化合物的连接技术  11-13
    1.3.1 钎焊技术  11-12
    1.3.2 扩散连接技术  12
    1.3.3 自蔓延高温合成反应技术  12-13
    1.3.4 摩擦焊技术  13
  1.4 定向凝固和单晶高温合金的连接技术  13-16
  1.5 本课题的研究内容及试验方案  16-17
第2章 试验材料、设备及方法  17-22
  2.1 试验材料及其加工  17-18
    2.1.1 试验材料  17
    2.1.2 试件加工  17-18
  2.2 试验设备  18
  2.3 试验方法  18-20
    2.3.1 试件表面处理  18
    2.3.2 施焊  18-20
  2.4 焊接接头的性能测试  20-21
  2.5 接头区显微组织观察  21-22
    2.5.1 金相显微组织观察  21
    2.5.2 断口SEM观察及能谱分析  21-22
第3章 采用Ag基钎料钎焊定向TiAl合金  22-38
  3.1 引言  22
  3.2 连接温度对接头组织及性能的影响  22-31
    3.2.1 接头界面组织分析  22-27
    3.2.2 接头力学性能及断口分析  27-31
  3.3 保温时间对接头组织及性能的影响  31-36
    3.3.1 接头界面组织分析  31-33
    3.3.2 接头力学性能及断口分析  33-36
  3.4 接头界面反应层的形成及成长分析  36
  3.5 本章小结  36-38
第4章 采用Ti基钎料钎焊定向TiAl合金  38-53
  4.1 引言  38
  4.2 连接温度对接头组织及性能的影响  38-48
    4.2.1 接头界面组织分析  38-45
    4.2.2 接头力学性能及断口分析  45-48
  4.3 保温时间对接头组织及性能的影响  48-51
    4.3.1 接头界面组织分析  48-49
    4.3.2 接头力学性能及断口分析  49-51
  4.4 接头界面反应层的形成及成长分析  51
  4.5 本章小结  51-53
第5章 扩散连接定向TiAl合金  53-65
  5.1 引言  53
  5.2 连接温度对接头组织及性能的影响  53-58
    5.2.1 接头界面组织分析  53-55
    5.2.2 接头力学性能及断口分析  55-58
  5.3 保温时间对接头组织及性能的影响  58-63
    5.3.1 接头界面组织分析  58-61
    5.3.2 接头力学性能及断口分析  61-63
  5.4 界面结构形成机理  63-64
  5.5 本章小结  64-65
结论  65-66
参考文献  66-70
附录1  70-71
攻读学位期间发表的学术论文  71-72
哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明  72
哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书  72
哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理  72-73
致谢  73

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 焊接、金属切割及金属粘接 > 焊接工艺 > 各种金属材料和构件的焊接
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