【正文】 力，提高接頭強(qiáng)度。本實(shí)驗(yàn)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(dòng)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(shí)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(dòng)，圖 31 中可以看到石墨側(cè)的 Ti 元素含量很高。 C 點(diǎn)和 D 點(diǎn)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?cái)U(kuò)散入中心焊縫區(qū)。 表 33 焊縫寬度對(duì)比表 溫度對(duì)接頭的影響 圖 35 的一組金相照片是對(duì) 980℃、 1000℃不同溫度的相同保溫時(shí)間的試樣來進(jìn)行分析。同時(shí)減少保溫時(shí)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(shí) 980℃ 保溫 30s 較為合適。值此論文完成之際，謹(jǐn)對(duì)導(dǎo)師在學(xué)術(shù)上的教導(dǎo)與在畢業(yè)設(shè)計(jì) 期間給予的幫助致以最誠(chéng)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(shí)，保溫 1min 和 3min的試樣 Ti 元素與 Ni 元素的反應(yīng)較為劇烈，對(duì)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(shí)間太短，擴(kuò)散未能充分進(jìn)行，嚴(yán)重時(shí)會(huì)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(diǎn) D在 Ti/C 化合物層中。 （ 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(cè)試結(jié)果 編 號(hào) 元素原子百分比含量 % C Al Si Ti Fe Ni V A B C D E C TiC 焊 縫 擴(kuò) 散 層 Ti A B C D E 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 33 TiNi 相圖 圖 34 TiC 二元相圖 通過對(duì)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(diǎn)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(shí)，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(shí)，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(shí)間不同，所形成的界面產(chǎn)物和界面結(jié)構(gòu)不同。但本實(shí)驗(yàn)主要研究溫度和保溫時(shí)間對(duì)真空擴(kuò)散焊的影響。 （ 3）試樣裝配 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 真空爐中，真空 釬 焊石墨 / Ni（ Cu/Ni） /TC4 時(shí)，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(tái)達(dá)八個(gè) 。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?jī)?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(duì)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(chǎng)合有其不可替代作用。為了實(shí)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(jì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)途徑，對(duì)帶有狹窄溝槽極小的過度臺(tái)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，破壞等問題 .因?yàn)檎婵这F焊的適應(yīng)性強(qiáng)所以它有很好的經(jīng)濟(jì)性 .對(duì)于釬焊金屬零件需具備以下 3 個(gè)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(diǎn) 真空釬焊的的優(yōu)點(diǎn) :(1)全部釬焊過程，被釬焊零件處于真空條件下，不會(huì)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(shí)，釬料中合金元素會(huì)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(shí)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(duì)母材組織和性能的影響較小；母材焊接變形較?。灰虼?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，耐高溫以及良好的低溫韌性等特點(diǎn) .我國(guó)具有豐富的鈦礦資源，其儲(chǔ)量位距世界前列約占世界的 20%，為我國(guó)鈦合金工業(yè)的發(fā)長(zhǎng)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(shí)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(diǎn)，這些焊接特點(diǎn)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(bào)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(duì)石墨的潤(rùn)濕性，即使這些液態(tài)金 屬是對(duì)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(duì)于石墨的潤(rùn)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(dòng)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(diǎn)，穩(wěn)定，耐腐蝕的性能，石墨完全可以滿足上述要求。 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(shí)水蒸氣可對(duì)其產(chǎn)生侵蝕， 900℃ 時(shí) CO2也能對(duì)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(diǎn)，并決定了石墨的特殊性能 [1]。比重為 ～ 。 interface microstructure 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） III 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(diǎn) .................................................... 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(diǎn) .............................................. 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?jī)?nèi)容 .................................................. 11 第 2 章 實(shí)驗(yàn)材料、設(shè)備和方法 ..........................12 實(shí)驗(yàn)材料 ........................................................ 12 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 ........................................................ 12 觀察及分析設(shè)備 ............................................... 13 實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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 ..................................... 20 工藝參數(shù) 對(duì)擴(kuò)散層厚度的影響 ....................................... 22 溫度 對(duì)擴(kuò)散 層厚度的影響 ....................................... 22 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） IV 保溫時(shí)間 對(duì)擴(kuò)散層厚度的影響 ................................... 23 結(jié) 論 ...........................................25 致 謝 .............................................26 參 考 文 獻(xiàn) ........................................27 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 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(diǎn)，在界面接觸反應(yīng)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(kuò)散在界面處形成共晶反應(yīng)液態(tài)金屬層，隨后冷凝結(jié)晶