钛合金和铜合金连接工艺的研究现状.pdfVIP

◇第十六届全国钎焊及特种连接技术交流会论文集◇ 钛合金与铜合金连接工艺的研究现状 赵贺 冯吉才 (哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室) 擒l爱：异种金属接头由于具有优良的性能．因而在许多领域得到广泛的应用，也使得异种金属连接成为当今研究的热点。 但铜钛焊接时脆性相的生成，使得铜铝接头的性能很难保证。概述了近年来国内外铜钛异种金属焊接技术的研究现状，针对 各种焊技术做了介绍．分析了当前铜铝连接存在的主要困难．对于推动Ti／Cu异种金属接头的研究及应用具有重要意义。 关罐俩：铜钛异种金属焊接方法。 并与母材相互扩散，实现连接的焊接方法【10】10。采用 前言 钎焊进行钛合金和铜合金焊接，能够获得合格的接 钛元素自1791年由英国化学家格雷戈尔发现 头，由于钛的高温活性强，通常在真空或保护气中 以来，已广泛应用干航空航天、化工、生物工程、汽 进行。 车制造[1-31，因此被誉为“2l世纪金属”【4I。铜及国内天津焊接研究所的白建生掣III，以TIG为 其合金作为最早使用的金属，则贯穿了人类社会生 产的整个历史lSl。在工程及制造中采用具有比强度钛合金容器与铜管进行焊接，利用“阴极雾化”作 高、塑韧性好、耐热耐蚀等优点钛及其合金161，与用去除钎缝的表面氧化膜。与火焰钎焊相比，可取 具有优良的导电导热性、延展性和抗腐蚀性能的铜 的满意的焊接质量。 及其合金[71的异种材料连接构件，将能满足不同 工作条件对构件结构的要求，起到节约成本，降低 钎焊法，对纯铜与纯钛的界面反应与力学性能进行 环境污染，从而最大限度发挥钛一铜的性能优势。 当前钛一铜连接的主要问题在于，钛合金与铜 5舢三种材料作为钎料，进行对比试验。试验表明： 合金的线膨胀系数、弹性模量及热导率等物理性能 在钎焊过程中，随着液相银流出接头，Cu／Ti的 差异较大，在两者连接过程中会在接头附近产生较 钎焊接头处最初形成Cu2Ti、Cu4Ti，之后随着时间 大的残余应力，影响接头性能；化学性能差异较大， 在连接过程中由于元素的扩散及化学反应，界面上 究表明，由于Ti的溶解使得钎焊温度降低50～70 会形成一系列的金属间化合物和低熔点共晶体，使 ℃，实验中断口位置均处于铜母材侧，钎料中以 接头强度大大降低I89l。国内外众多学者纷纷开展72Ag-28Cu的剪切强度达到最高。 了对钛／铜异种材料连接的工艺研究，连接工艺涉 国内学者吴铭方等人[14-16J对钛与铜的接触反应 及焊接领域中的各种方法。本文将从传统焊接划 钎焊作了深入的研究，研究表明接头间所形成的金属 分，即钎焊、熔化焊、压焊的角度，描述钛／铜异 间化合物与R．K．Shiue所研究的结论一致，但对于 种材料连接接头的界面组织结构和力学性能，分析 采用Ti为基体时，共晶液相铺展区域呈较规则的圆 各种工艺中存在的问题及效果，并指出今后的钛／ 形，并且接触角较小；而当Cu为基体时，铺展区域 铜异种材料连接的研究趋势。 不规则，且有溶蚀现象，并且将影响铺展速度。 1．钎焊 2．压力焊 用熔点比母材低的填充金属(称为钎料)，经加 2．1爆炸焊 热熔化后，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙， 爆炸焊是利用炸药爆炸时的可控能量，迫使两 12 ◇第十六届全国钎焊及特种连接技术交流会论文集◇ 种或两种以上的金属形成高质量的冶金结合的连接 方法。在各种焊接方法中，爆炸焊可以焊接的一种 压力也是借助于差动热膨胀夹具施加的1291。由以上 金属的组合范围最广，源则上讲爆炸焊可以应用于 文章可知，对于结构复杂、表面不易加压的材料的 一切一种金属的连接f171。 扩散连接，可利用工件与夹具材料热膨胀系数的不 由于钛／铜复合棒，在目前的电解及氯碱制 同进行加压，所获得的连接接头性能良好。此外，日 造业中得到了十分广泛的应用。 因此近年来，