【正文】 這使得中間層和基體金屬的接觸面比固態(tài)的擴(kuò)散焊接時(shí)大得多，而且由于液體良好的流動(dòng)性使原子的擴(kuò)散變得容易得多。這些都為隨后的擴(kuò)散做了準(zhǔn)備。例如使用 Ni 箔做中間層時(shí)，圖 31 所示為 1000℃保溫 3min，Ni 箔中間層的試樣線掃描圖，借助線掃描圖可以清晰地看出材料中元素的移動(dòng)。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。擴(kuò)散到石墨側(cè)的 Ti 與 C 反應(yīng)生成 Ti/C 化合物。而處于熔融狀態(tài)的中間層金屬 Ni 也相 TC4 側(cè)移動(dòng)，在界面處生成 Ni/Ti 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)。真空釬焊（即接觸反應(yīng)焊）焊接焊接頭可粗略地劃分為擴(kuò)散區(qū)和中心區(qū)兩個(gè)部分：(1)擴(kuò)散區(qū)它主要由母材金屬組成。 (2)焊縫中心區(qū)它主要由金屬化合物組成，也有母材的溶解。 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(cè)試結(jié)果元素原子百分比含量%編號(hào) 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(guò)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(guò)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。 B 點(diǎn)是在焊縫區(qū)，由圖 33 可知，在接觸反應(yīng)中 Ti 元素向 Ni 中擴(kuò)散，Ti 元素與受到 Ti 元素?cái)D壓而過(guò)飽和的 Ni元素形成金屬間化合物 Ti2Ni。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)。E 點(diǎn)是在擴(kuò)散區(qū)，同理由于 Ni 元素在反應(yīng)中形成的大量液相，擴(kuò)散滲入鈦合金中。DCBA（a） （b）圖 35 980℃3min Cu/Ni 箔作中間層的試樣組織分析圖表 32 980℃3min Cu/Ni 箔作中間層的試樣接頭微區(qū)成分測(cè)試結(jié)果元素原子百分比含量%編號(hào) Al Ti Ni V Cu CA B C D 通過(guò)對(duì)照表 32 我們可知，與 Ti 元素相比，Cu 元素的擴(kuò)散速度明顯較慢。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。點(diǎn) B 同樣是在焊縫區(qū)，在反應(yīng)時(shí) Ti 元素與 Ni 元素形成大量液相相互滲透，Ti 元素?cái)U(kuò)散入中心焊縫區(qū)。同理，在擴(kuò)散區(qū)的 C 點(diǎn)中，Ni 元素滲透入鈦合金中。點(diǎn)D 在 Ti/C 化合物層中。C TiC焊縫擴(kuò)散層Ti22 / 34 工藝參數(shù)對(duì)擴(kuò)散層厚度的影響 表 33 擴(kuò)散層厚度對(duì)比表中，加熱溫度 980℃的試樣，其焊縫寬度高于 1000℃的試樣，而加熱溫度同樣是 980℃，保溫時(shí)間 的試樣層厚度高于 3min 和 1min的兩組試樣。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(lái)進(jìn)行分析。通過(guò)固定保溫時(shí)間，不同的加熱溫度，來(lái)找到適合石墨/鈦合金焊接的最佳溫度。 (a)1000℃3min Ni 箔作中間層的試樣金相圖 (b)980℃ 3min Ni 箔作中間層的試樣金相圖圖 36 焊接接頭的金相圖加熱溫度/ 保溫時(shí)間/min 中間層 焊縫寬度/μm1000 3 Ni 1000 1 Ni 980 3 Ni 980 3 Cu—Ni 980 1 Cu—Ni 980 Cu—Ni 23 / 34表 34 1000℃3min 與 980℃3min Ni 箔作中間層焊縫寬度對(duì)比表加熱溫度/ 保溫時(shí)間 /min 中間層 焊縫寬度/μm1000 3 Ni 980 3 Ni 通過(guò)對(duì)表 34 和圖 36 中 a 圖的分析，我們發(fā)現(xiàn)相比與 b 圖，a 圖的反應(yīng)層更寬，焊縫更窄。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。所以，當(dāng)保溫時(shí)間相同中間層是 Ni 箔時(shí)，加熱溫度為 980℃較為適合。 保溫時(shí)間對(duì)擴(kuò)散層厚度的影響保溫時(shí)間也是影響焊縫寬度的關(guān)鍵因素。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。但超過(guò)材料的極限時(shí)，增加保溫時(shí)間不但不會(huì)起到作用，反而會(huì)使界面組織增大，降低接頭強(qiáng)度。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?？偟膩?lái)說(shuō)，在確保充分?jǐn)U散的條件下，保溫時(shí)間愈短愈好。一般來(lái)說(shuō)，保溫時(shí)間不是一個(gè)獨(dú)立的參數(shù)，應(yīng)該根據(jù)其他的參數(shù)綜合考慮。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。對(duì)異種材料擴(kuò)散而言，尤其是相互間易生成金屬間化合物的異種材料，保溫時(shí)間的增加進(jìn)一步促進(jìn)了金屬間化合物的生長(zhǎng)，這些硬脆的金屬間化合物加劇了接頭性能的下降。因此，對(duì)焊接過(guò)程中易形成金屬間化合物的材料焊接應(yīng)嚴(yán)格控制焊接時(shí)間，抑制接頭中有害組織的產(chǎn)生，避免接頭性能惡化。因此通過(guò)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。24 / 34 CTiVAlNiTiCAlNi(a) 980℃1min Cu/Ni 箔作中間層試樣線掃描圖 (b)980℃3min Cu/Ni 箔作中間層試樣線掃描圖TiC AlVNi(c)980℃ Cu/Ni 箔作中間層的試樣線掃描圖圖 37 焊接接頭的線掃描圖綜上所述，結(jié)合溫度的影響，選擇 Ni 箔做中間層時(shí) 980℃保溫 3min 較為合適。選擇 Cu/Ni 中間層時(shí) 980℃保溫 30s 較為合適。25 / 34結(jié) 論通過(guò)改變加熱溫度和保溫時(shí)間來(lái)真空釬焊焊石墨/TC4 合金，對(duì)其焊縫接頭進(jìn)行微觀分析，得出結(jié)論：（1）當(dāng)保溫時(shí)間中間層等變量相同時(shí)，加熱溫度越高，試樣的擴(kuò)散層越大，焊縫越窄。（2）當(dāng)加熱溫度中間層等變量不變時(shí)，保溫時(shí)間越短，擴(kuò)散層就越大。（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 。26 / 34致 謝本文是在導(dǎo)師祁凱老師的悉心指導(dǎo)下完成的，導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、精益求精、勇于創(chuàng)新的科研精神和敏銳的洞察力使我受益匪淺。在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的同時(shí)，我還學(xué)到了分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法。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。感謝實(shí)驗(yàn)室所有的老師和同組實(shí)驗(yàn)的同學(xué)對(duì)我提供的幫助！感謝評(píng)審和答辯的各位老師！27 / 34參 考 文 獻(xiàn)[1] 徐慶元，李寧，熊國(guó)剛，張偉，趙偉. 鈦基纖料纖焊石墨與 TZM 合金接頭組織與性能研究. 2022，12：1[2] 胡智榮，李玉平，肖漢寧，等. 柔性石墨用耐高溫涂料的研制 [J]. 涂料工業(yè)，2022，8 (11)：2124[3] 胡法竹. 石墨與鈦、鎳、銅金屬材料的連接方法. 1997 ，12[4] 莊全超，魏國(guó)禎，董全峰，等. 溫度對(duì)石墨電極性能的影響 [J]. 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