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导管焊接工艺研究

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钛和钛合金与不锈钢焊接

来源:黄瓜视频苹果直接安装   时间:2017-09-27   

钛和钛合金与不锈钢焊接的主要难点是:
1.熔点差距大,约150℃,会造成Fe流失,合金元素烧损或蒸发,使焊接接头难以焊合;
2.铁与钛极易生成金属间化合物,如TiFe、TiFe2、Ti2Fe等,另外不锈钢中的合金元素铬和镍也能够与钛形成脆性的金属间化合物,同时钛还是强碳化物形成元素,与钢中的碳会化合形成形成脆性的TiC。钛、铁、铬和镍之间还可能形成多元复合脆性金属间化合物,由于金属间化合物具有较大的脆性使接头脆化,在焊接应力的作用下容易导致焊缝产生裂纹甚至断裂,导致接头的塑性和高温性能变差。
3. 二者热导率、比热容和线膨胀系数的差异大,导致焊缝晶粒粗大,焊接变形大。
目前,钛和钛合金与不锈钢焊接采用的方法有:爆炸焊、摩擦焊、钎焊、闪光对焊、扩散焊。
爆炸焊连接钛/钢的接头强度较高,实现了接头的“等强度性”,目前已应用于实际生产中。但是界面处形成TiFe、TiFe2以及TiC等脆性相,削弱了接头的塑性,而且接头的热稳定性较差,焊接变形大,不适合用来焊接引带。
钛和钛合金与不锈钢的钎焊需要在真空或氩气保护下进行,主要是用来焊接精密的、微型或结构复杂的焊件。另外,钎焊接头比母材的强度要低得多,不适合在负载较大的环境下工作。
闪光对焊在接头型式上搭接焊接,可以满足接头强度要求,但是对轧辊伤害非常大。
有人选用13um镍箔作为钛/不锈钢的中间层过渡金属,在850℃、10~20 MPa、10~15 min时进行扩散连接,其接头抗拉强度可达380MPa,剪切强度可达146 MPa,且构件无明显变形;也有人对TA17和321不锈钢进行脉冲加压扩散连接:连接温度T=875℃、脉冲压力P=8~50MPa、脉冲次数N=30次、脉冲频率f=0.5Hz、脉冲前保温时间t1=0s、脉冲后保温时间t2=120s,强度达到321MPa。过渡层也可选用钒一铜双层过渡金属,因为铜是非碳化物形成元素,而且铜与钒以及铁、铬、镍之间均不形成金属间化合物,在连接温度900℃,连接压力10 MPa,焊接时间20min时,接头强度可高达540 MPa,低匹配的铜的厚度对接头强度影响较大,必须选择合适的铜层厚度,一般在20~30um。但是钛和钛合金与不锈钢扩散焊时需真空或者氩气保护,不适合板/卷材对焊。
摩擦焊焊接钛/钢能获得拉伸、疲劳强度均较高的接头,但接头的弯曲塑性和冲击韧性较差,而且摩擦焊时的变形量较大,摩擦焊工件截面大小有限,主要是用于有夹持端的轴杆焊接。其中搅拌摩擦焊已成为镁合金、锌合金、铜合金、铅合金以及铝基复合材料等材料的板状对接或搭接的连接的优先选择焊接方法;目前,搅拌摩擦焊成功地实现了不锈钢、钛合金甚至高温合金的优质连接,但主要还是处于研究阶段。不锈钢搅拌摩擦焊一个重要的难点是确定不锈钢搅拌摩擦焊摩擦头的材料。不锈钢搅拌摩擦焊摩擦头材料要求在1000℃或更高温度下具有好的耐磨性和韧性。国外对不锈钢搅拌摩擦焊的系统研究还不是很多,只是对304不锈钢进行初步的研究。 在国内,兰州理工大学对不锈钢搅拌摩擦焊进行了探索性研究,采用搅拌摩擦焊工艺对3mm厚304不锈钢板进行了对接焊接。制定了正确的焊接工艺,并且获得了优质的焊接接头析。工艺是:旋转速度:400~700rpm;焊接速度:45~-80mm/min;旋转速度与焊接速度之比:0.09~0.12;预热时间:8~12s

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