【摘 要】
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钛/铝复合板不仅具有钛合金良好的耐蚀性、生物无毒性,还具有铝合金良好的导热性、轻质性,被广泛应用于海工、船舶等领域。目前,人们通常采用轧制复合和爆炸复合的方法制备钛/铝复合板,但爆炸复合法存在生产效率低、轧制复合法存在产品厚度、宽度尺寸较小的不足;与轧制复合法和爆炸复合法相比,铸造复合法生产效率较高,产品规格大。本研究采用SEM、EDS、XRD等分析手段,研究了浇注温度和冷却强度对钛/铝铸造复合界
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钛/铝复合板不仅具有钛合金良好的耐蚀性、生物无毒性,还具有铝合金良好的导热性、轻质性,被广泛应用于海工、船舶等领域。目前,人们通常采用轧制复合和爆炸复合的方法制备钛/铝复合板,但爆炸复合法存在生产效率低、轧制复合法存在产品厚度、宽度尺寸较小的不足;与轧制复合法和爆炸复合法相比,铸造复合法生产效率较高,产品规格大。本研究采用SEM、EDS、XRD等分析手段,研究了浇注温度和冷却强度对钛/铝铸造复合界面组织及性能的影响;通过改变铝合金成分,研究了 Zn和Si对钛/铝铸造复合界面组织及性能的影响。得到如下结论:（1）钛/铝铸造复合时随浇注温度升高,金属间化合物沿钛/铝复合界面分布连续性增强,厚度更加均匀,复合界面结合强度降低。当浇注温度由700℃升至800℃时,复合界面结合强度由43.3MPa降至21.3MPa。（2）铸造复合中冷却强度显著影响钛/铝复合界面形貌和金属间化合物层的厚度。采用水冷方式冷却时（铝液浇注温度为740℃）,钛/铝金属间化合物分布连续且厚度均匀,厚度为0.32μm;采用空冷方式冷却时,金属间化合物沿复合界面分布不连续且厚度很不均匀,厚度为0.49μm。（3）随着扩散退火温度升高、保温时间延长,钛/铝复合界面金属间化合物层厚度增加。550℃×2h扩散退火后,金属间化合物厚度为0.61μm,550℃×12h后,厚度为1.2μm;620℃×2h扩散退火后,厚度为2.1μm,620℃×12h后,厚度为15.7μm;金属间化合物主要成分为TiAl3。（4）Zn会显著降低钛/铝复合界面原子的互扩散,抑制金属间化合物的生长。与钛/工业纯铝复合板相比,在550℃×2h扩散退火后,Ti/Al-1.07Zn复合板的Ti原子总扩散距离由1.7μm降至0.7μm,Al原子扩散距离由2.9μm降至1.9μm,钛/铝金属间化合物层厚度由0.61μm降至0.34μm。（5）Si会降低钛/铝复合界面Al原子的扩散,抑制金属间化合物的生长。与钛/工业纯铝复合板相比,在550℃×2h扩散退火后,Ti/Al-1.22Si复合板的Al原子总扩散距离由2.9μm降至2.2μm,钛/铝金属间化合物层厚度由0.61μm降至0.55μm;随着扩散退火保温时间的延长,Si向Ti/Al-Si复合界面偏聚,随着Si含量增加偏聚现象加剧,复合界面结合强度显著降低。
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