【正文】 面達(dá)到緊密接觸，提高物理接觸效果和減少達(dá)到緊密接觸所需的時間。例如，Mo 直接擴(kuò)散連接，溫度為 1260℃，而采用 Ti 箔作為中間層，連接溫度只需 930℃控制接頭應(yīng)力，提高接頭強(qiáng)度。本實驗采用的中間層材料為 Ni 箔和 Cu 箔、Ni 箔一起使用的兩種中間層。當(dāng)中間層熔化后，液固界面即已形成，母材和液態(tài)中間層界面兩側(cè) Ti、Ni、C 的濃度分布極不均勻，存在很大的濃度梯度，由于固液界面兩側(cè)濃度梯度的存在，在擴(kuò)散驅(qū)動力作用下，Ti 從濃度高的母材向中間層擴(kuò)散，與中間層的 Ni 反應(yīng)生成 Ni/Ti 化合物，同時液態(tài)的中間層使的母材的 Ti 元素迅速地向石墨側(cè)移動，圖 31 中可以看到石墨側(cè)的 Ti 元素含量很高。C 點和 D 點同樣是在焊縫區(qū)，由于 Ti 元素與 Ni 元素形成大量的液相，是母材中的 Ti 元素擴(kuò)散入中心焊縫區(qū)。表 33 焊縫寬度對比表 溫度對接頭的影響圖 35 的一組金相照片是對 980℃、1000℃不同溫度的相同保溫時間的試樣來進(jìn)行分析。同時減少保溫時間，可以減少釬料與母材的相互作用，避免釬料與母材的強(qiáng)烈溶解，造成焊縫寬度的減少，降低接頭的性能。選擇 Cu/Ni 中間層時 980℃保溫 30s 較為合適。值此論文完成之際，謹(jǐn)對導(dǎo)師在學(xué)術(shù)上的教導(dǎo)與在畢業(yè)設(shè)計期間給予的幫助致以最誠摯的謝意。因此通過圖 37，我們可以發(fā)現(xiàn)加熱溫度、中間層相同時，保溫 1min 和 3min的試樣 Ti 元素與 Ni 元素的反應(yīng)較為劇烈，對中間層的消耗較大，使得焊縫的寬度變窄，中心焊縫的化合物變多。若是保溫時間太短，擴(kuò)散未能充分進(jìn)行，嚴(yán)重時會導(dǎo)致焊縫中有許多孔洞，焊接接頭強(qiáng)度不高，影響接頭的性能。點D 在 Ti/C 化合物層中。 AB CDE （a） （b）圖 32 980℃3min Ni 箔作中間層的試樣組織分析圖表 31 980℃3min Ni 箔作中間層的試樣接頭微區(qū)成分測試結(jié)果元素原子百分比含量%編號 C Al Si Ti Fe Ni VA B C D E C TiC焊縫擴(kuò)散層Ti21 / 34圖 33 TiNi 相圖 圖 34 TiC 二元相圖通過對照表 31 我們可以知道，由于在接觸反應(yīng)中 Ti 元素和 Ni 元素形成大量的液相，而 A 點是在 Ti/C 化合物區(qū)，其中的 Ni 等元素是通過石墨上的間隙小孔滲透入母材石墨，從圖 34 可知，形成了 Ti/C 化合物。這些都為隨后的擴(kuò)散做了準(zhǔn)備。不引起接頭的電化學(xué)腐蝕。異金屬擴(kuò)散連接時，最好選用與母材不形成金屬間化合物的第三者材料，以便通過控制界面反應(yīng)，改善材料的連接性。（5）中間層的選擇 [20]擴(kuò)散連接時，中間層的選擇非常重要，除了能夠無限互溶的材料外，異種材料、陶瓷、金屬間化合物等材料多采用中間夾層來進(jìn)行擴(kuò)散連接。連接時間不同，所形成的界面產(chǎn)物和界面結(jié)構(gòu)不同。但本實驗主要研究溫度和保溫時間對真空擴(kuò)散焊的影響。15 / 34（3）試樣裝配真空爐中，真空釬焊石墨/ Ni（Cu/Ni） /TC4 時，母材的裝配如圖 22 所示。但由于在真空中金屬易于揮發(fā)，因此真空爐中釬焊不易使用含蒸氣壓高的元素。1~2℃；可預(yù)置焊接熱循環(huán)規(guī)范，預(yù)置保溫平臺達(dá)八個。因此研究石墨和鈦合金的接觸反應(yīng)具有重要的意義 [19] 本課題研究內(nèi)容 （1）在環(huán)境真空的情況下，選擇不同的加熱溫度，研究不同溫度對焊縫組織及性能的影響。石墨經(jīng)表面處理后再釬焊的方法由于增加了一道工序，因而應(yīng)用不廣，但在一些特殊的場合有其不可替代作用。為了實現(xiàn)釬焊過程，必須徹底清除并防止繼續(xù)生成這種氧化薄膜。(8)開闊了設(shè)計產(chǎn)品的設(shè)計途徑，對帶有狹窄溝槽極小的過度臺盲孔的部件和密容器形狀復(fù)雜的零件組圖均可采用，無須考慮由釬劑引起的腐蝕，清洗，破壞等問 3個因素:充滿接頭的釬料，防止氧化的真空和零件的加熱方法。 真空釬焊的優(yōu)缺點真空釬焊的的優(yōu)點:(1)全部釬焊過程，被釬焊零件處于真空條件下，不會出現(xiàn)氧化，添碳，脫碳及污染變質(zhì)等現(xiàn)象。（1）釬縫組織在合金狀態(tài)圖上，如果基體金屬能與釬料形成固溶體，或者基體金屬與釬料合金的基本元素相同，則可得到固溶體組織的釬焊縫。釬料元素向基體金屬的擴(kuò)散釬焊時，釬料中合金元素會從高濃度向低濃度擴(kuò)散，擴(kuò)散量和擴(kuò)散速度除了與元素的濃度梯度有關(guān)外，還與擴(kuò)散面積和擴(kuò)散時間成正比。連接某一材料所需的壓力應(yīng)足以消除工件表面微觀的不平度。特別是，由于擴(kuò)散焊方法對母材組織和性能的影響較??；母材焊接變形較??；因此擴(kuò)散焊方法成為一種比較普遍的研究石墨與金屬的連接方法 [13]。上述問題的存在，不但使得異種材料連接困難，而且還影響到接頭組織、性能和力學(xué)行為，甚至嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的完整性和可靠性。150~500℃以下且有較好的耐熱性，并有良好的低溫韌性和良好的抗海水應(yīng)力腐蝕及抗熱鹽應(yīng)力腐蝕能力。鈦合金具有質(zhì)量輕，比強(qiáng)度高，耐腐蝕，國具有豐富的鈦礦資源，其儲量位距世界前列約占世界的 20%，為我國鈦合金工業(yè)的發(fā)長提供了良好的基礎(chǔ)。其他許多鈦合金都可以看做是 Ti6Al4V 合金的改型。為了保證焊接接應(yīng)的性能，除了在焊接過程中嚴(yán)防焊縫及焊按熱影響區(qū)發(fā)主氧化外，同時還應(yīng)限制基本金屬及焊絲中的含氧量。 鈦的焊接性 [6]:鈦及鈦合金的焊接性能，具有許多顯著特點，這些焊接特點是由于鈦及鈦合金的物理化學(xué)性能決定的。在眾多關(guān)于石墨的釬焊研究報導(dǎo)中，都指出一些強(qiáng)烈生成碳化物元素（多數(shù)為過渡族元素），例如 Ti、Ta、Zr 、Nb 、V 和 Mo 等可以改善液態(tài)金屬對石墨的潤濕性，即使這些液態(tài)金屬是對石墨完全不發(fā)生相互作用的非過渡族元素，如 Au、Ag、Cu、Sn 等或它們的合金。對于石墨的潤濕問題，許多學(xué)者曾作了詳細(xì)研究。這種產(chǎn)品除具有天然石墨所具有的特性外，還具有特殊的柔性和彈性。作為動力用的原子能反應(yīng)堆中的減速材料應(yīng)當(dāng)具有高熔點，穩(wěn)定，耐腐蝕的性能，石墨完全可以滿足上述要求。2 / 34石墨具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。目前在世界范圍內(nèi)鎂碳磚已大量用于煉鋼，并已成為石墨的一種傳統(tǒng)用途。在空氣 500℃開始氧化，700℃時水蒸氣可對其產(chǎn)生侵蝕，900℃時 CO2 也能對其產(chǎn)生侵蝕作用。層內(nèi)極強(qiáng)的結(jié)合、層間巨大的間距及弱鍵構(gòu)成了石墨結(jié)構(gòu)的主要特點，并決定了石墨的特殊性能 [1]。比重為 ～。 interface microstructureII / 34目 錄第 1 章 緒論 ..............................................1 接觸反應(yīng)焊的意 義 ..................................................1 石墨的材料 特性 ....................................................1 石墨的應(yīng)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(shù)研究 .......................................11 石墨和 TC4 合金接觸反應(yīng)的目的及意義 ...............................11 本課題研究內(nèi)容 ...................................................11第 2 章 實驗材料 、設(shè)備和方法 .............................12 實驗材料 .........................................................12 實驗設(shè)備 .........................................................12 觀察及分析設(shè)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(jié)果與分析 ...................................19 石墨和 TC4 合金接觸反應(yīng)機(jī)理 .......................................19 接觸反應(yīng)焊焊接接頭的元素分析 .....................................20III / 34 工藝參數(shù)對擴(kuò)散層厚度的影響 .......................................22 溫度對擴(kuò)散層厚度的影響 .......................................22 保溫時間對擴(kuò)散層厚 度的影響 ....................................23結(jié) 論 .................................................25致 謝 ...................................................26參 考 文 獻(xiàn) .............................................270 / 34第 1 章 緒論 接觸反應(yīng)焊的意義 接觸反應(yīng)釬焊是利用某些異種金屬能形成共晶的特點，在界面