【摘 要】
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在众多种类的钛合金中,Ti-6Al-4V(TC4)合金由于航空工业,医疗应用的结构性要求,占了钛合金市场的60%的销售份额。TC4合金中包含了6%的Al元素和4%的V元素,Al原子是作为一种α相
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在众多种类的钛合金中,Ti-6Al-4V(TC4)合金由于航空工业,医疗应用的结构性要求,占了钛合金市场的60%的销售份额。TC4合金中包含了6%的Al元素和4%的V元素,Al原子是作为一种α相稳定元素存在,V原子作为一种β相稳定元素存在,并且TC4合金的β转变温度(Tβ,从α相到β相的转变温度)是1268K。为了TC4合金的广泛应用,合理的连接TC4合金显得越来重要。钛基非晶钎焊料作为一种亚稳态材料,已经在钛合金连接领域得到了广泛的应用。在本文中,首先制备了三个系列的非晶条带(Ti52+xCu34-xZr12Sn2,Ti52Cu32-XZr14+XSn2,Ti52Cu26Zr20-xNixAl2,at%),研究不同元素对非晶薄带性能的影响。通过XRD和DSC对非晶条带进行性能表征。实验结果表明,Zr、Cu、Ni的加入降低了起始熔化温度(Tm),Cu含量太低则非晶形成能力明显降低。挑选出四种熔点较低的非晶条带,使用四种钛基钎焊料(Ti51.44Zr16.26Cu30Sn2.3,Ti52.8Zr18.6Cu26.4Sn2.2,Ti51Cu26Zr14.4Ni6.2Al2.4,Ti51Cu27.8Zr13.6Ni4.6Al3,at%)真空炉钎焊TC4合金。钎焊料厚度为50μm,宽度10mm,通过快速急冷技术制备。通过光学显微镜、扫描电镜、XRD、EDS、维氏显微硬度仪和剪切强度拉伸试验机对接头的微观结构、物相组成和力学性能进行检测分析。若钎焊接头中形成微观裂纹和孔洞,断裂主要发生在微观缺陷上。随着钎焊温度和保温时间的增加,剪切强度先增加再降低。焊接接头上会产生的薄片状α+β魏氏结构,这种结构有利于剪切强度的提高。根据断裂表面的XRD衍射分析结果,可以确定(Ti,Zr)2(Cu,Ni)脆性金属化合物的存在,这是导致剪切强度恶化的原因。对于四种钎焊料,最大室温剪切强度都是大约为180MPa。Ti52.8Zr18.6Cu26.4Sn2.由于铜含量较低,非晶形成能力较低,结构中包含了立方α-Ti晶相。这个成分得到的钎焊接头形状不规则,不均匀,室温剪切强度很不稳定。因此,非晶合金作为一种亚稳态材料,有着低钎焊温度,接头成分均匀,从而得到强度高的形状规则的钎焊接头。
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