【正文】 （3）由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知石墨/TC4 合金的接觸反應(yīng)焊接合適的焊接工藝參數(shù)為：當(dāng)中間層是 Ni 箔時(shí)，加熱溫度 980℃，保溫時(shí)間 3min；當(dāng)中間層是 Cu/Ni 箔時(shí)，加熱溫度 980℃，保溫時(shí)間 。在其他焊接工藝不變的條件下，保溫時(shí)間的增加有利于材料原子擴(kuò)散更加充分，從而使接頭成分和組織更加均勻。由圖 32 我可知，在 a 圖和 b 圖中，試樣在反應(yīng)中 Ti 元素和 Ni 元素都形成了大量的液相，但加溫 1000℃時(shí)，Ni 元素和 Ti 元素的反應(yīng)更劇烈也更充分，擴(kuò)散入中心焊縫的 Ti 元素被大量消耗，與 Ni 元素形成 Ti 與 Ni 的化合物 Ti2Ni，使得中心焊縫變窄，并在中心焊縫形成大量 Ti2Ni 化合物。由圖34 可知，點(diǎn) A 是在焊縫區(qū)，由圖 33 可知，在反應(yīng) Ti 元素與 Ni 元素形成 Ti/Ni 化合物。TiCAlNi V圖 31 1000℃3min，Ni 箔中間層的試樣線掃描圖20 / 34 接觸反應(yīng)焊焊接接頭的元素分析接頭具有化學(xué)成分和組織不均勻的特點(diǎn)。 石墨和 TC4 合金接觸反應(yīng)機(jī)理結(jié)合有關(guān)擴(kuò)散及凝固理論，反應(yīng)層形成及生長可分為等溫凝固和冷卻凝固兩個階段。選擇合適的中間層同樣很重要，中間層選擇應(yīng)該遵守以下原則：容易塑性變形，熔點(diǎn)比母材低。如 Ni 基合金表面容易形成氧膜，擴(kuò)散連接時(shí)，由于微量氧的存在，可在連接界面促進(jìn)碳化物和氮化物的形成，影響接頭性能。真空中的材料在溫度升高時(shí)，氣體會從零件和真空室內(nèi)壁中析出。因?yàn)?TC4 合金的成分是一個范圍區(qū)間，所以 TC4 合金的?mT 是一個很寬的溫度區(qū)間，但 TC4 合金擴(kuò)散焊的最低溫度要在共析溫度以上。在掃描電子顯微鏡對試樣焊縫做線掃描，使用能譜儀做點(diǎn)的成分分析，拍攝顯微照片，并進(jìn)行分析。 實(shí)驗(yàn)過程 試樣處理（1）清除氧化膜：進(jìn)行真空釬焊的零件，一般都是經(jīng)過精加工的，表面很少存在較厚的氧化皮，但仍可能會存在一層氧化膜，試樣入爐前一定要除去這些氧化物。待程序結(jié)束后，關(guān)閉真空爐的加熱電源，等到水冷到 200℃時(shí)關(guān)閉真空泵，等到真空泵冷卻 40 分鐘時(shí)關(guān)閉機(jī)械泵，停止整個系統(tǒng)。焊接前，將純 C和 TC4 合金加工成 20mm20mm2mm 大小。石墨與鈦合金釬焊接頭的熱應(yīng)力主要是由于石墨與釬料之間的線膨脹系數(shù)差別而引起的。一是真空條件下氧化膜的去除過程；二是釬料填滿釬焊間隙的過程；三是釬料與母材基體金屬相互進(jìn)行物理化學(xué)作用的過程。真空設(shè)備復(fù)雜，一次性投資大，維修費(fèi)用高。 選擇適當(dāng)?shù)拟F焊工藝參數(shù)，還可將釬焊安排為最后的程序，而得到符合要求的釬焊接頭。如果接頭間隙很小，硼、硅等形成化合物的元素就容易擴(kuò)散到基體金屬中，但由于結(jié)晶時(shí)間較短，就可減少或避免金屬間化合物的形成。只要溶解量在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，對于接頭性能是有利的。衡量液態(tài)釬料對基體金屬潤濕性的標(biāo)準(zhǔn)是潤濕系數(shù)。材料的擴(kuò)散焊是以“ 物理純 ”表面的主要特性之一為根據(jù)，該種表面由于開裂的原子鍵而具有“ 結(jié)合” 能力。石墨是一種多孔材料，在空氣中溫度為400℃以上時(shí)能急劇氧化。如航空發(fā)動機(jī)和航天推進(jìn)系統(tǒng)以及核工業(yè)中的異種金屬導(dǎo)管結(jié)構(gòu)、熱管結(jié)構(gòu)、陶瓷金屬結(jié)構(gòu)、航空航天儀表的雙金屬構(gòu)件；電子行業(yè)中集成電路板的制造、電子封裝以及高級鋁銅散熱器；汽車行業(yè)中的鋁鋼連接結(jié)構(gòu)；冰箱中的鋁銅管路結(jié)構(gòu)等都是異種材料連接結(jié)構(gòu) [10]。在大氣，海水和許多強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中也軍郵良好的抗腐蝕性能。 另外，20 世紀(jì) 70 年代以來，還出現(xiàn)了 TiNi、TiNiFe、TiNiNb 等形狀記憶合金，并在工程上獲得日益廣泛的應(yīng)用。 TC4 的特點(diǎn)鈦是 20 世紀(jì) 50 年代發(fā)展起來的一種重要的結(jié)構(gòu)金屬，鈦合金因具有比強(qiáng)度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點(diǎn)而被廣泛用于各個領(lǐng)域。焊縫含氫量變化對焊縫沖擊性能影響最為顯著，其主要原因是隨縫含氫彈量增加，焊縫中析出的片狀或針狀 TiH2增多。而對于高密度石墨，釬料很難滲入石墨表面層，相對降低了釬料與石墨的結(jié)合力。研究表明活性元素 Ti 的含量對石墨/Ni + Ti 體系潤濕性有顯著影響。它是一種很好的節(jié)能環(huán)保材料，美國已用它作為汽車電池。柔性石墨制品。單晶硅的晶體生長坩堝，區(qū)域精煉容器，支架夾具，感應(yīng)加熱器等都是用高純石墨加工而成的。潤滑油往往不能在高速、高溫、高壓的條件下使用，而石墨耐磨材料可以在 200～2022℃溫度中在很高的滑動速度下，不用潤滑油工作。 石墨的應(yīng)用及用途石墨的一個主要用途是生產(chǎn)耐火材料，包括耐火磚，坩堝，連續(xù)鑄造粉，鑄模芯，鑄模，洗滌劑和耐高溫材料。石墨的導(dǎo)熱性能超過鋼、鐵、鋁，且具有異常導(dǎo)熱性，即導(dǎo)熱率隨溫度的升高而降低，在極高的溫度下則趨于絕熱。層內(nèi)原子間距 ，層間距 。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。 when the middle layer of Cu/Ni foil, heating temperature of 980℃ insulation time .Keywords: graphite。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(jié)構(gòu)。關(guān)鍵詞：石墨；TC4；接觸反應(yīng)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。 石墨的材料特性 石墨是碳質(zhì)元素結(jié)晶礦物，它的結(jié)晶格架為六邊形層狀結(jié)構(gòu)。 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(zhì)，可多達(dá)10～20% 。 2500℃時(shí)石墨的強(qiáng)度反而比室溫時(shí)提高一倍 [2]。潤滑性和可加工性，具良好的潤滑性能，其摩擦系數(shù)在潤滑介質(zhì)小于 。其中以石墨電極應(yīng)用最廣，在冶煉各種合金鋼、鐵合金時(shí)，使用石墨電極，這時(shí)強(qiáng)大的電流通過電極導(dǎo)入電爐的熔煉區(qū)，產(chǎn)生電弧，使電能轉(zhuǎn)化為熱能，溫度升高到左右，從而達(dá)到熔煉或反應(yīng)的目的 [4]。廣泛應(yīng)用于石油化工、濕法冶金、酸堿生產(chǎn)、合成纖維、造紙等工業(yè)部門，可節(jié)省大量的金屬材料。特別是其中硼含量應(yīng)少于 。廣泛用于石油化工、原子能等工業(yè)領(lǐng)域。所得結(jié)果顯示，過渡族元素一般能對石墨潤濕，而非過渡族只有 Al 和 Si 能對石墨潤濕，但 Al 在 1000℃以上時(shí)才能對石墨有一定潤濕性,( 1000℃時(shí),θ=75o)，在 1000℃以下則 θ90o 不能潤濕石墨。各種活性元素所以能改善液態(tài)金屬對石墨的潤濕性的機(jī)理，主要是由于它們在接觸界面處偏析，并與石墨產(chǎn)生強(qiáng)烈化學(xué)反應(yīng)，生成連續(xù)的碳化物薄層，降低了液態(tài)金屬與石墨間的表面能。但試驗(yàn)表時(shí)，在焊接過程中，液態(tài)熔滴和熔池金屬具有強(qiáng)烈吸收氫、氧、氮的作用，而且在固態(tài)下，這些氣體已與其發(fā)生作用。 ? （4）碳的影響 碳也是鈦及鈦合金中常見的雜質(zhì)，實(shí)驗(yàn)表明，%時(shí)，碳因深在 α 鈦中，焊縫強(qiáng)度極限有些提高，塑性有些下降，但不及氧氮的作用強(qiáng)烈。耐熱鈦合金的使用溫度已從 50 年代的 400℃提高到 90 年代的5 / 34600～650℃。另外，鈦合金還具有塑性好，容易加工成型的特點(diǎn)。cm2退火 931 10 淬火時(shí)效 1080 8 ——6 / 34 連接石墨與異種材料方法選擇既然石墨是重要的非金屬材料，那么想要更好的利用石墨的諸多優(yōu)良性能，就必須涉及到石墨與異種材料的連接問題。但是由于石墨的原子鍵結(jié)合得很牢固，在高溫下強(qiáng)度大，吸收熱中子截面小，導(dǎo)熱性好，具有極高的熔點(diǎn)（升華溫度）和耐熱沖擊性能。（2）石墨的線膨脹系數(shù)遠(yuǎn)低于大多數(shù)金屬材料，在焊接降溫過程中接頭處會產(chǎn)生很大的殘余應(yīng)力，且石墨的抗拉強(qiáng)度很低，極易產(chǎn)生裂紋，使接頭的強(qiáng)度下降。 真空釬焊原理真空釬焊時(shí)去除氧化膜的機(jī)理主要有：氧化膜在高溫、高真空中可自行分解；金屬元素和金屬氧化物的揮發(fā)破壞了金屬表面的氧化膜等，對于高合金鋼而言，是由于氧化物破裂，釬料滲入后與碳反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳，對于鋁合金而言，由于8 / 34Al2O3 與碳作用生成了低價(jià)氧化物；鈦合金則是因?yàn)楸砻婊衔镌龊穸屏?。擴(kuò)散的結(jié)果，在靠近基體金屬的釬縫附近形成固溶體，當(dāng)釬料元素能與基體金屬形成共晶時(shí)，釬料組元會向基體金屬的晶界，形成的低熔共晶體叫做晶間滲入。（2）金屬間化合物金屬間化合物一般硬而脆，會降低接頭的塑性和強(qiáng)度，特別是當(dāng)化合物形成連續(xù)層時(shí)，影響更大。(3)基體金屬了釬料周圍存在低壓，能夠排除金屬在釬焊溫度下釋放出來的揮發(fā)氣體和雜質(zhì)，可使基體金屬性能得以改善。真空釬焊的缺點(diǎn)：在真空條件下金屬易于揮發(fā)，因此對含易揮發(fā)元素的基本金屬和釬料不宜使用真空釬焊。在一般釬焊方法中，主要是通過釬劑的化學(xué)作用或介質(zhì)氣體的還原作用去除氧化膜的。它利用釬料中含有的活性元素與石墨反應(yīng)，在界面處生成碳化物而改善潤濕性，Ti、Zr、Hf 等過渡金屬，具有很強(qiáng)的化學(xué)活潑性，對于碳具有較強(qiáng)的親和力，它們很容易與Cu、Ni 、Ag 等形成活性合金釬料。 （3）確定使用真空釬焊石墨/TC4 合金的最佳焊接工藝。真空釬焊爐使用加熱感應(yīng)線圈，產(chǎn)生熱感應(yīng)，同時(shí)對試樣進(jìn)行加熱。 觀察及分析設(shè)備本試驗(yàn)所使用到的觀察及分析試驗(yàn)設(shè)備型號、性能指標(biāo)如表 22 所示。 金相試樣制備 將鑲嵌好的試樣先用 1000水砂紙打磨出平整的觀察面，之后再用 1~5金相砂紙進(jìn)行細(xì)磨（同一號砂紙打磨的方向要一致，不同號的砂紙打磨方向互相垂直） ，然后將磨好試樣在拋光機(jī)上進(jìn)行拋光，直至在顯微鏡下面觀察無劃痕。但是，加熱溫度受到再結(jié)晶、低熔共晶和金屬間化合物生成等因素的影響。在實(shí)際擴(kuò)散連接工藝中，連接時(shí)間從幾分鐘到幾小時(shí)，甚至達(dá)到幾十小時(shí)。對于難變形的材料，擴(kuò)散連接時(shí)選用質(zhì)金屬或合金做中間層，利用中間層的塑性變形和塑性流動，使結(jié)合界