【正文】 / 34 江蘇科技大學 2022 屆畢業(yè)設計（論文） 加中間層鈦合金與石墨接觸反應焊工藝研究 系 部： 機械與材料工程 專業(yè)名稱： 材料成型及控制工程 班 級： 08428151 學 號： 0842815131 作 者 ： 張 寧 指導教師 ： 祁 凱 二零一二 年 六 月I / 34江蘇科技大學本科畢業(yè)論文加中間層鈦合金與石墨接觸反應焊工藝研究Study of contact reaction welding process between titanium and graphite with the interlayer of alloy / 34摘 要本課題研究的是石墨和 TC4 合金的真空釬焊工藝，觀察并且分析了釬焊溫度分別為 980℃、1000℃在不同中間層及不同的保溫時間下的焊縫區(qū)域的微觀組織和接頭區(qū)域成分。借助于掃描電鏡和能譜分析等分析測試手段，分析了接頭的微觀組織結構。通過分析各元素的含量分布，及在不同加熱溫度和不同保溫時間的元素分布曲線，我們知道接頭成分為 Ti/C 化合物、Ti/Ni 化合物、游離態(tài)石墨、（α+β）鈦合金。結果表明：(1)在其他工藝參數(shù)不變的情況下，加熱溫度越高，試樣的擴散層越大，焊縫則越窄。(2)在其他工藝參數(shù)不變的情況下，保溫時間越短，擴散層就越大。最終確定石墨/TC4 合金的接觸反應焊接合適的焊接工藝參數(shù)為：當中間層是 Ni箔時，加熱溫度 980℃，保溫時間 3min；當中間層是 Cu/Ni 箔時，加熱溫度 980℃，保溫時間 。關鍵詞：石墨；TC4；接觸反應焊；界面組織 I / 34AbstractResearch on this subject is graphite and TC4 alloy vacuum brazing technology,it mainly takes stock of the microstructure and the position of the tiein on 980℃ ,1000℃ with different heat preservation. he microstructure of the joints is analyzed by scanning electronic microscopy (SEM) equipped with energy disperse spectrum (EDS). The attachment ingredient is the Ti/C pound, Ti/Ni pound, the free state graphite, (α+β) the titanium alloy. The result showed that: with the other parameter no changing, the width of the welding line will reduce with the heat preservation increasing。 the thickness of the diffusion will increase with the heat preservation increasing。 selecting the welding temperature should be in accordance with the liquid line. Ultimately the graphite/contact reaction of TC4 alloy welding suitable welding parameters as follows: When the middle layer of Ni foil, the heating temperature of 980℃, holding time of 3min。 when the middle layer of Cu/Ni foil, heating temperature of 980℃ insulation time .Keywords: graphite。 TC4 alloy。 Contact reaction welding。 interface microstructureII / 34目 錄第 1 章 緒論 ..............................................1 接觸反應焊的意 義 ..................................................1 石墨的材料 特性 ....................................................1 石墨的應用及用途 ..............................................2 鈦合金 的特性 ......................................................4 TC4 的特點 .....................................................5 連接石墨與異種材料方法選擇 ........................................6 使用真空釬焊的原因 ................................................8 真空釬焊原理 ..................................................8 真空釬焊的優(yōu)缺點 ..............................................9 石墨與鈦合金的釬焊技術研究 .......................................11 石墨和 TC4 合金接觸反應的目的及意義 ...............................11 本課題研究內容 ...................................................11第 2 章 實驗材料 、設備和方法 .............................12 實驗材料 .........................................................12 實驗設備 .........................................................12 觀察及分析設備 ...............................................13 實驗過程 .........................................................14 試樣處理 .....................................................14 金相試樣制備 .................................................15 真空釬 焊工藝參數(shù)的選擇 .......................................16第 3 章 實驗 結果與分析 ...................................19 石墨和 TC4 合金接觸反應機理 .......................................19 接觸反應焊焊接接頭的元素分析 .....................................20III / 34 工藝參數(shù)對擴散層厚度的影響 .......................................22 溫度對擴散層厚度的影響 .......................................22 保溫時間對擴散層厚 度的影響 ....................................23結 論 .................................................25致 謝 ...................................................26參 考 文 獻 .............................................270 / 34第 1 章 緒論 接觸反應焊的意義 接觸反應釬焊是利用某些異種金屬能形成共晶的特點，在界面接觸反應良好且加熱至高于共晶溫度的條件下，依靠金屬原子間的互擴散在界面處形成共晶反應液態(tài)金屬層，隨后冷凝結晶，從而把金屬連接起來的方法。 歸結而言：接觸反應釬焊是一種依靠材料間的共晶反應所產生的液相合金來實現(xiàn)連接的“自釬料”釬焊技術 。 石墨的材料特性 石墨是碳質元素結晶礦物，它的結晶格架為六邊形層狀結構。每一網(wǎng)層間的距離為 人，同一網(wǎng)層中碳原子的間距為 。屬六方晶系，具完整的層狀解理。解理面以分子鍵為主，對分子吸引力較弱，故其天然可浮性很好?！　∈|軟，黑灰色；有油膩感，可污染紙張。硬度為 1～2，沿垂直方向隨雜質的增加其硬度可增至 3～5。比重為 ～。在隔絕氧氣條件下，其熔點在 3000℃以上，是最耐溫的礦物之一。 自然界純石墨很少，常含有SiOAl 2OFeO、MgO、CaO、P 2OCuO 、H 2O、瀝青及粘土等雜質，可多達10～20% 。石墨是由碳原子組成的六方網(wǎng)層。根據(jù)層的疊置層序和重復周期分為兩種類型：ABAB 兩層一個重復周期的 2H 型，a0=，c0= nm；Z=4；ABCABC 三層一個重復周期的 3R 型，a0=，c0=，Z=6 。層內原子間距 ，層間距 。層內原子作六方環(huán)狀排列，碳原子為三配位，碳原子的外層構型為 S2P2，雜化作 SP2。每個碳原子以一個 S 電子和兩個 P 電子與其周圍的三個碳原子形成共價鍵，而另一個具有活動性的 P 電子則形成離域大 π 鍵，從而使晶體具有一定的金屬性。層內極強的結合、層間巨大的間距及弱鍵構成了石墨結構的主要特點，并決定了石墨的特殊性能 [1]。耐高溫性，石墨是碳的高溫變體，是目前已知的最耐高溫的材料之一，熔點高達 3850℃，4500 ℃才氣化。 2500℃時石墨的強度反而比室溫時提高一倍 [2]。導電、導熱性能，電導率約為一般非金屬的 100 倍，碳素鋼的 2 倍，鋁的 3~1 / 34倍。若將石墨定向排列，加溫、加壓制成定向石墨，其順向導電性約為反向導電性的 1000 倍，故可制成各種半導體材料和高溫導電材料。石墨的導熱性能超過鋼、鐵、鋁，且具有異常導