硬质合金与钛合金真空扩散焊工艺研究
Ag基与Cu基钎料钎焊硬质合金与钛合金组织及性能对比研究
收稿 Ｅ ｔ 期： ２ ０ １ ３—１ １一 Ｏ ６
基金项目 ： 陕西省科技统筹创新工程计划项 目资助（ ２ ０ １ ２ Ｈ Ｂ Ｓ Ｚ Ｓ ０ ２ １ ）
３ ４ ２ ０ １ ４年第 １期
试验 所 用 材 料 Ｔ ｉ ６ Ａ １ ４ Ｖ 钛合 金 尺 寸 为 ＋ １ ｏ ｍ ｍ×
俘 掳 钎焊专题
Ｂ ｄ 善 《 嚼
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２ ８ ０ （ １ ） ：１ ７ ７—１ ８ １ ．
残余应力 ， 不适用于焊接线膨胀系数较小的低 ｃ ｏ 硬质 合金 Ｊ 。为缓解残余应力 ， 扩散焊时需在硬质合金 与 钛合金间辅助 ｃ ｕ ， Ｎ ｉ 等 中间层 ， 然而焊后焊缝 中易形 成多层连续金属间化合物层 ， Ｔ ｉ ／ Ｃ ｕ 界 面上产生裂纹 ， 且扩 散焊 所获 接 头 强 度 分 散 性 较 大 ， 不 适 宜 钛 合 金 与
硬质 合金 的连接 ’ 。
性均较好 ， 而成为钛合金工业 中的王牌合金 ， 在航空航
天、 汽 车 及 医 疗 等 领 域 得 到 了 广 泛 的 应 用 。然 而 Ｔ ｉ ６ Ａ １ ４ Ｖ钛合 金具 有偏 低 的塑 性 剪 切 抗 力 和 较低 的 加
工硬化性能 ， 表面氧化膜 易去除等 ， 使它耐磨 性 能较 差Ｈ － ３ １ 。ＷＣ ． Ｃ ｏ 类硬质合金具有高强度、 高硬度 、 耐磨 损及 良好的化学稳定性等特点， 因此将硬质合金与钛合 金 可靠 连接可 以增 加其 表面 耐磨 性 ， 延 长其 在特 定耐 磨 场合的使用寿命 ， 发挥它们优势互补的作用 Ｊ 。 接头中的残余应力及脆性金属间化合物的生成是
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｇ ４ ５ ４
银基钎料
基于铜中间层的钛合金与不锈钢的真空扩散焊研究
基于铜中间层的钛合金与不锈钢的真空扩散焊研究
刘彦峰;邱云云;张美丽;刘佳;王献辉
【期刊名称】《兵器材料科学与工程》
【年(卷),期】2017(40)5
【摘要】采用纯Cu箔为中间层在真空钼丝烧结炉中进行TC4和304的扩散连接,利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对接头组织和成分进行表征,并测试结合区的显微硬度。
结果表明,Cu作为中间层有效抑制了Ti与Fe、Cr的互扩散,不同焊接温度下均形成3个新相层。
A层主要为富集Ti、Cu形成的混合Fe基固溶体;B层主要为TiCu金属间化合物、β-Ti(Fe)及Fe-Cu共析混合物;C层主要是β-Ti为基的混合固溶体和少量Ti-Cu化合物。
过渡层生成Cu Ti2、Cu3Ti2,主要分布在B、C层。
焊接温度为1 050℃、保温为60 min时,焊接缺陷较少,具有良好的焊接质量。
结合区厚度适中,组织分布较均匀,显微硬度在A/B界面附近达到峰值,为667.2HV。
【总页数】5页(P10-14)
【作者】刘彦峰;邱云云;张美丽;刘佳;王献辉
【作者单位】商洛学院化学工程与现代材料学院;西安理工大学材料科学与工程学院;陕西锌业有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG457.1
【相关文献】
1.添加Ni+Nb中间层的钛合金与不锈钢扩散焊工艺研究
2.采用铜和铌复合中间层的钛合金与不锈钢的真空热轧焊接
3.以铌+铜为复合中间层扩散焊接钛合金/不锈钢接头的组织与性能
4.核岛冷却系统铜-不锈钢真空扩散焊焊接工艺设计和性能研究
5.不同扩散焊工艺下以钽+铜为复合中间层的钛合金/不锈钢接头性能
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硬质合金与钛合金真空扩散焊工艺研究
硬 质 合 金 与 钛 合 金 真 空 扩 散 焊 工 艺 研 究
王 艳 芳 ，
（ ． 工 业 职 业 技 术 学 院 材 料 科 学 与 工 程 系 ，陕西 咸 阳 ７ ２０ ；２ 北 工 业 大 学 材料 学 院 ，陕 西 西安 ７ ０ ７ ） １ 陕西 １０ ０ ． 西 １０ ２
摘 要 ：通 过 对 硬 质 合 金 （ ８ 与 钛 合金 （Ａ１ ）异 种 材 料 焊接 工 艺 问题 的分 析 ，采 用 塑 性 较 好 的Ｃ 作 为ห้องสมุดไป่ตู้中 间层 来 缓 解Ｔ １厂 Ｇ 的接 ＹＧ ） Ｔ ５ ｕ Ａ ５Ｙ ８
硬质合金与钛合金真空扩散焊工艺研究
中图分类号 ： ７ 、３ Ｕ６ ｌ ８
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：４ ２ ０ ８ １ 一０２ —０ ９ ９ —２ ０ （ ） ０ ０ ４
Ｄｉｆ ｓ ｏ ｎｄ ｎ ｆ Ｈａ ｄ Ｍ ｅ ａ ｎ ｔ ｉ ｍ ｌ ｙ ｆ ｕ ｉ ｎ Ｂｏ ｉ ｇ ｏ ｒ ｔ ｌａ ｄ Ｔｉａ ｕ Ａｌｏ ｎ
硬 质 合 金 与 钛 合 金 真 空 扩 散 焊 工 艺 研 究
王艳 芳
（ 陕西工业职业技术学院材料工程 系 ， 陕西 咸 阳 ７２０） １０ ０
摘
要： 通过对硬质合金 （ Ｇ ）与钛合金（ Ａ ５ 异种材料焊接工 艺问题的分析 ， Ｙ ８ Ｔ １） 采用塑性较好 的 Ｃ ｕ作为 中间层 来
ｉｔｒ ｄ ｉｔ ｄｂｏ ｅａ ｈ ｔｒａｅ ｏｔ ｅｖ ｌｍｅａ ｄｔｅｄｓｒ ｕｉｎｃ ａａ ｔｒ ｔ ｓｏ ｅｉｔｒ ｄ ｉｔ ｏ ｌ ｏ ｔ ｌ ｄｉ ｎ ｅｍｅ ａｅ ａ ｒｋ ｔｔｅｉ ｅｆｃ 、Ｓ ｏｕ ｈ ｉ ｉ ｔ ｈ ｒｃｅｉ ｉ ｔ ｅｍｅ ａｅ ｓ ｕｄｂ ｃｎｒ １ ｓ ｎ ｎ ｈ ｎ ｔｂ ｏ ｓｅｆ ｈ ｎ ｓ ｈ ｅ ｏｅ ｎ
Ｄｉｕ ｉｎ ｂ ｎ ｉ ｓｃｍ ｅ ｕ ｅ ｅｎ ＹＧ８ａ ｄＴＡ１ ｔｔｅ８ ０ ，ｒ ｐ ｃｉｅｙｆｒ１ ，３ ，６ ｆ ｓ ｏ ｄｎ ｗａ ａ ｄｏ ｔ ｔ ｅ ｆ ｏ ｇ ｂｗ ｎ ５ ａ ｈ ６ ℃ ｓ ｅ ｅ ｔ ｌ ｏ ０ ０ ０，９ ｎｕ ｄ ｒｉｖｒａ ｌ ａ ｉ ｖ ０ｍｉ ｎ ｅ ａｉｂｅ ｘａ ｎ ｌ
Ｃ ｋ ｂ ｇ ｔｉｅ ｄｂｎ ｅ ｌ ｗ ｉ ｔｅｐｏｅｔ ｏ Ａ１； Ｃ ｔ ｆｃ ｏｓｎ ｅａｓ ｏ ｅ ＣＬ ｅＣ Ｔ —Ｃ ａｔ ｅ ｏ ａ ｈ ｎ ｏ ｄｄ １ ｈｌ ｈ ｒｐｒ ｅｆ Ｔ ５ ａ ｉ ｅ ａｅ ｒ ｅ ｂｃｕｅ ｔ Ｃ Ｔ ｅ ａｓ ｎ ｌ ａ ｎ ｗｅ ． ｅ ｉ ｓ ／ ｎ ｒ ｗ ｅｄ ｆ ｈ Ｏ Ｕｎ ｏ ｉ ｕ ｆ
TC4钛合金舵面扩散焊有限元模拟及工艺研究
TC4钛合金舵面扩散焊有限元模拟及工艺研究刘海建;杨旭东;孔振;彭赫力;陈旭;李中权【期刊名称】《航天制造技术》【年(卷),期】2018(000)001【摘要】运用有限元软件ANSYS对TC4钛合金舵面真空扩散焊过程进行模拟,建立了三维热-结构耦合模型,计算焊接过程中应力应变分布.通过比较得出:在温度930℃,保温100min,压力3.5MPa条件下焊接效果最好.并采用此工艺参数开展了钛合金舵面整体成形研究,通过微观金相组织及扫描能谱分析.结果表明:焊接界面成形良好,界面物相组织均匀分布,而且在焊接过程中保持了母材本身性质,满足技术要求,大幅度减少实验试错次数、缩短型号研制周期.【总页数】5页(P12-16)【作者】刘海建;杨旭东;孔振;彭赫力;陈旭;李中权【作者单位】上海航天精密机械研究所,上海 201600;上海金属材料近净成形工程技术中心,上海201600;上海航天精密机械研究所,上海 201600;上海金属材料近净成形工程技术中心,上海201600;上海航天精密机械研究所,上海 201600;上海金属材料近净成形工程技术中心,上海201600;上海航天精密机械研究所,上海 201600;上海金属材料近净成形工程技术中心,上海201600;上海航天精密机械研究所,上海201600;上海金属材料近净成形工程技术中心,上海201600;上海航天精密机械研究所,上海 201600;上海金属材料近净成形工程技术中心,上海201600【正文语种】中文【相关文献】1.氢对TC4钛合金扩散焊影响的机理初探 [J], 张蕾;侯金保;张赋升;李京龙2.瞬时液相扩散焊焊接温度场有限元模拟 [J], 石智华3.TC4钛合金薄板激光焊接变形的有限元模拟 [J], 陈梅峰;郭玉龙;周广涛;刘方;李华晨4.TiAl合金与置氢0.5％TC4钛合金的扩散焊接工艺 [J], 范龙;何鹏5.TC4钛合金扩散焊接头剪切疲劳性能研究 [J], 招文龙;刘小刚;谢佩玉;郭海丁因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
硬质合金的真空钎焊工艺
硬质合金的真空钎焊工艺冯胜利，蒋邻（庆安制冷有限公司，陕西西安，710077）摘要：介绍了活门套组件真空钎焊过程中所存在的工艺难点，及解决这一难点所做的工艺改进工作和试验研究，成功地解决了由于硬质合金与合金钢之间的热膨胀系数相差较大，在真空钎焊过程中因吸热、散热不一致产生应力而引起硬质合金开裂的问题；分析了工艺过程中发生了脱焊、开裂现象，及其影响钎焊接头质量的因素，对发生的故障做了充分的失效分析；介绍了采用划线--压持定位钎焊夹具，解决钎焊定位精度的方法。
目前按此工艺方案生产出几批零组件，整机装配使用，效果良好。
关键词：硬质合金；真空钎焊；应力补偿；焊接定位0 引言防喘调节器是发动机的重要调节部件。
防喘调节器通过飞重组件感受发动机变化着的转速，控制分油活门轴向位移，输出液压功率，对发动机的流场进行调节，以适应不同的飞行姿态，防止发动机喘振。
1 产品要求活门分组件通过锥形销与活门连接组成活门组件，工作时它在飞重组件的带动下，以3000 r/min的高速旋转同时轴向运动分配油液。
因此，活门套分组件是防喘调节器的核心部件。
活门分组件见图1。
它是由1 号活门套(25Cr3MoA)、2 号内垫圈（1Cr12Ni3MoVN）、3 号耐磨圈（YG6）和4号耐磨片（YG6）组成。
产品要求：活门套与耐磨片选用Cu3无氧铜（200 目粉状）作钎料在真空炉内焊接，定位焊要求三耐磨片对成均布（安装中心相距120°±1°）其角向位移量不大于0.38 mm，如图1 所示。
焊后900℃±20℃淬火和600℃+20℃回火处理，再将该焊件按尺寸机加成形；先将内垫圈与耐磨圈选用HLAgCdZnCu(25-16-17) 银铜锌镉焊料片，采用高频钎焊焊接。
最后采用J-27H 粘结剂连接在活门套组件上，见组件产品图2。
2 工艺制造难点（1）采用的Cu3 粉状钎料，钎焊后钎缝厚度达不到要求，焊后产生应力裂开。
TC4钛合金喷嘴真空钎焊工艺研究
可 见 ，图 ５ ａ中的 Ａ相主要 南 ＿ 和 Ａ 两种 元素 构成 ， ｒ ｉ ｌ
还有 极 少 量 的 Ｎ 和 Ｃ ｉ ｕ等 元 素 ， ｒ 此 认 为 灰 白 色 块 大 ｌ 状 相 Ａ 主 要 为 ｒ 和 Ａ 的 化 合 物 相 。Ｂ 和 Ｄ 相 的 形 态 ｒ ； １
和元 素组 成较 相似 ，主要 由 ． 元 素 构 成 ，并 在其 中 ｒ ｊ 溶 解少量 的 Ａ 、Ｖ、Ｎ 、Ｃ １ ｉ ｕ和 ｚ 元 素 ，但 与 更靠 近 ｒ
料 与 母 材 之 问 的 界 面 反 应 程 度 较 低 ，难 以 实 现 有 效
的冶金结合 ，因而接 头 强度 较 低 。而 当保 温 时间 过
图 ２ 界面分析试件装配
长 时 ，界 面 反 应 过 于 激 烈 ，界 面 上 生 成 了过 多 的 金
２ ．试 验 结 果 及分 析
（ ）钎焊接 头 的抗 拉 强度 卣先 是 钎焊 温 度对 １ 接头 抗拉强 度的影 响 ：保温 时 问为 １ｍｉ，不 同钎焊 ５ ｎ 温度 对接头 强 度 的影 响 如 图 ３所 示 。从 图 中可 以看
：
面 是一个较 宽 的区问 。
嘧 如
１
（ ）整个 界 面 ａ
≥
血ｌ 赴
ｆ
（ ） Ｎ 、Ｃ ｂ ｉ ｕ和 ｚ 兀素 ｒ
罔６ Ｔ４ Ｃ 钉焊接又线扫捕结果 （ ＝ ４ ￣ ｆ １ｍ ｎ Ｔ ９０ Ｃ、 ＝ ５ ｉ ）
元 素扩散 的速度 最快
表 ３中列 出 了 罔 ５中 Ｔ ４合 金接 头 各 反应 产 物 Ｃ 中元素 含量 巾 Ａ～Ｄ各点 Ｅ Ｓ分 析 的结 果 ：从 表 ３巾 Ｄ
探究钛合金加强框真空电子束焊接应用
探究钛合金加强框真空电子束焊接应用摘要：真空电子束焊接是一种能够有效提高焊接精度的技术，在对钛合金进行焊接时，能够提高整体的焊接质量和强度。
本文就钛合金加强框真空电子束焊接应用进行探究，简单阐述钛合金加强框的焊接特点，并对真空电子束焊接的具体应用进行分析，旨在为相关工作人员提供几点参考。
关键词：钛合金；加强框；真空电子束焊接引言：钛合金是一种具有较强物理性能但其重量较低的金属材料，目前被广泛应用于航天器材的构建与使用。
在对钛合金进行连接的过程中，应尽可能的提高焊接的精准度，同时保障整体焊接的质量，相关人员选择使用真空电子束焊接技术来对钛合金进行焊接，保证整体的焊接效果，同时降低结构的重量，使设备器材得到了优化，有利于促进钛合金材料的使用和发展。
1钛合金加强框钛合金是目前最具有发展性的合金金属种类之一，其整体强度相对较高，并且具有抗腐蚀性能，还具有较高的耐热性和耐低温性能，目前在航空航天领域的应用较为广泛。
加强框是一种具有较强力学性能的构件，一般在飞机的制造中较为常见，在加强框的结构基础上对飞机进行设计和制造，能够有效提升其在飞行中的安全性。
使用钛合金作为加强框的主要构成金属，能够将钛合金的优势与加强框的优势进行整合，使飞机的强度有效提升[1]。
使用钛合金来制作加强框能够有效提升整体强度，但合金的连接技术对于加强框的质量存在一定的影响。
以往在对钛合金进行焊接时，常常使用机械连接，或者使用潜弧焊的方式进行焊接。
受到技术的限制，在实际的焊接过程中，焊缝受到的影响较大，使整体的加强框的质量受到一定影响，因此，相关人员应选择更先进的焊接技术手段。
目前，在对钛合金加强框进行焊接的过程中，使用真空电子束焊的方式较多，相比于以往的焊接手段，该技术使钛合金加强框的质量得到了加强。
2真空电子束焊真空电子束焊是一种较为先进的焊接技术，其通过利用电子束的撞击将动能转化为热能，从而在高温条件下对构件进行焊接，电子束的范围较小，在焊接的过程中能够对其焊接点进行精准控制，提高焊接效果的同时，减少对周围材料的影响。
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硬质合金与钛合金真空扩散焊工艺研究摘要：通过对硬质合金(yg8) 与钛合金(ta15)异种材料焊接工艺
问题的分析，采用塑性较好的cu作为中间层来缓解ta15厂yg8的接
头热应力。
在焊接温度为860℃。
压力为5 mpa，扩散焊接时间
分别为1o，20，3o，5o，60 min的条件下，研究yg8与ta15的扩散焊工
艺．分析了yg8与ta15连接界面的原子扩散机制、反应相生成及其分布规律。
结果表明，yg8／cu界面呈一条亮线，结合良好，而
ta15／cu界面由于生成层状分布的脆性金属间化合物而出现裂纹。
剪切试验时接头也是在此界面断开。
在扩散焊接时间为60 rain时接头
抗剪强度达到116 mpa。
为硬质合金与钛合金复合构件的生产应
用提供了理论研究基础。
关键词：真空扩散连接；硬质合金；钛合金；中间相
：1ig453．9 ：a
yg8硬质合金属于wc—co系硬质合金，由于co是金属中与
c相容性最好的金属元素之一。
co熔液对碳的润湿角为50。
一 7oo，故co作为粘结相对wc具有良好的润湿性，可使yg8获得良好的物理、力学性能ⅲ．但硬质合金较脆，抗冲击性差，加工困难．因此．在实际应用中往往将其与韧性好、易加工的金属材料连接成为复合部件使用。
ta15是一种新型的近or．型中强
度钛合金．名义成分为ti一6．5a1—2zr-1mo一1v i2]，有着较好的
综合力学性能．可作为飞机结构的主要用材，用来制造飞机隔框、壁板等工作温度较高、受力较复杂的重要结构零件，在飞机结构中有着广阔的应用前景e3]，其与yg8连接的复合构件，可充分发挥两者的性能优势。
但yg8与ta15的线膨胀系数相差
较大(yg8为4_5xl0-6 m／k。
ta15为8．oxlo m／k)。
焊接过程中．由于热失配产生的热应力往往会导致在yg8／ta15界面上或yg8中产生裂纹．从而严重影响接头的力学性能。
加之
ta15活性大，易氧化，熔焊焊接性差。
由此可见，yg8／ta15 冶金焊接性与工艺焊接性的较大差异是两者可靠连接的瓶颈。
针对硬质合金与金属连接易产生应力的问题，国内外相关
的研究大都集中在中间过渡层的选取上。
ti6a14v钛合金与
wc—co硬质合金的摩擦焊可以采用纯nj作为中间过渡层e41。
wc—co类硬质合金和工具钢的扩散焊可以采用fe—ni作沩中间过渡层i5]，均在应力缓释方面获得良好的效果。
使用热等静压扩散连接方法，采用ni箔作为中间过渡层实现了硬质合金与工
业纯铁、q235钢、45钢、tio钢良好的冶金结合i6]。
针对硬质合
金与钢连接界面易形成有害的11相，使结合部位抗弯强度降低
的问题，tig焊时，采用ni—fe—c焊丝，避免了11相的形成，从
收稿13期：20xx—03—29；修回13期：20xx—08—17
而提高了接头的力学性能et]。
基于以上的研究基础，本试验拟
采用塑性更好的cu箔代替作为应力缓释层．研究了yg8与
ta15的真空扩散焊工艺，分析了yg8／ta15接头连接界面的原
子扩散机制、反应相生成及其分布规律。
1 研究方案
试验用ta15的规格为39 mmx26 mm x4 mm．其化学成分
见表1。
yg8的规格为24 mm~14 mmx2 mm，含有 (co)8％
和 (wc)92％采用cu作为中间层材料，厚度为0．1 mm。
表1 试验材料的化学成分 (质量分数) (％)
材料 al mo v zr c fe h si o n 其它
ta15 5．5—7．0 0．2~2．0 0．8~2．5 1．5~2．5 o．1 0．25 0．015 0．15 0．15 0．03 0_3 ba1．
焊前依次用32 ，5 ，1 200 和1 5oo#的sic砂纸打磨2个
试样的待焊面至平整，并去除试样和cu表面的氧化膜，采用
trio0粗糙度仪测量表面r
洗cu和yg8 3—5 min，keller试剂(hf 2 ml，hc1 3 ml，
hno3 15 ml，h2o 190 ml)清洗ta15 1—2 min，乙醇超声波
清洗3—5 min后，再存放于乙醇中待焊。
试验用fjk一2型辐射加热扩散焊机．均温区为6300 mm~
300 mm，最高加热温度1 350℃，温度控制精度±3℃，加载能力100 n一100 kn，热态极限真空度4．3xlo pa。
在选取焊接温
内容仅供参考。