【摘 要】
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本课题使用高效的放电等离子烧结技术对钨和MA956钢进行扩散焊研究,探究了保温时间、焊接温度以及不同中间层对钨钢接头微观组织形貌和力学性能的影响。添加钛箔作中间层,在10MPa的压力下,成功实现了钨/钛/MA956在10-30min的保温时间和850-950℃下的扩散连接。钨/钛/MA956钢接头界面由钨-钛固溶体层、钛层以及Ti/MA956金属间化合物层组成。最佳焊接工艺参数为900℃、20mi
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本课题使用高效的放电等离子烧结技术对钨和MA956钢进行扩散焊研究,探究了保温时间、焊接温度以及不同中间层对钨钢接头微观组织形貌和力学性能的影响。添加钛箔作中间层,在10MPa的压力下,成功实现了钨/钛/MA956在10-30min的保温时间和850-950℃下的扩散连接。钨/钛/MA956钢接头界面由钨-钛固溶体层、钛层以及Ti/MA956金属间化合物层组成。最佳焊接工艺参数为900℃、20min和10MPa,接头平均剪切强度达到了228MPa。接头断裂形式为典型的脆性断裂,且断裂均发生在钛/MA956钢界面。随着保温时间的增加或焊接温度的升高,金属间化合物的种类和数量随之增加,最终形成Fe Ti、Fe2Ti和Cr2Ti两层金属间化合物层。在900℃、20MPa的工艺参数下,对比研究了钨/MA956、钨/镍/MA956和钨/铌/镍/MA956的扩散连接。添加复合中间层铌/镍的接头剪切强度最低,仅为132.3MPa,接头断裂发生在钨/铌界面。分析认为,Nb和W均为大尺寸原子且各自的熔点较高,在较低的焊接温度下不易形成扩散通道发生相互扩散。ANSYS有限元模拟计算不同中间层下的钨钢体系扩散连接接头残余应力,结果表明,接头最大残余应力均分布在接头界面附近的钨基体上,复合中间层铌/镍的设计使得钨钢接头的接头残余应力大幅下降。这归因于当温度冷却时,铌中间层会传递钨基体上的一些残余应力,而软镍中间层则通过塑性变形来缓解残余应力。焊接温度升高为1050℃,钨/MA956、钨/铌/MA956和钨/铌/镍/MA956扩散连接接头平均剪切强度分别为113.7MPa、170.5MPa和303MPa。复合中间层铌/镍的设计极大地提高了接头力学性能。钨/铌/镍/MA956接头铌-镍界面生成大量高脆硬的金属间化合物Ni3Nb和Ni6Nb7,钨/铌/镍/MA956接头断裂位置发生在铌-镍界面。
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