焊接性第7章资料.ppt

表7.22 采用不同中间层复合材料扩散焊的工艺参数及接头强度 非连续增强复合材料扩散焊的加热温度不宜太高，在保证出现少量液相的条件下，尽量采用较低的温度，以防止高温对增强相的不利作用。保温时间主要取决于中间层的厚度。保温时间过短，中间层来不及扩散，残留较厚的中间层会阻碍接头强度的提高。 因此，扩散焊接非连续增强复合材料应以提高接头性能为目的，综合选择加热温度、保温时间和压力。 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * (2) 非连续增强金属基复合材料 非连续增强金属基复合材料是由短纤维、晶须、颗粒为增强相与金属基体组成的复合材料，其中发展最早和应用最广的是Al基复合材料，如SiCp/Al、SiCw/Al、Al2O3p/Al、Al2O3f/Al等 。 表7.16给出了几种非连续增强金属基复合材料的性能。 表7.16 几种非连续增强金属基复合材料的性能 7.4.2 金属基复合材料的焊接性分析 金属基复合材料的基体是一些塑、韧性好的金属，焊接性一般较好；增强相则是一些高强度、高熔点、低线膨胀系数的非金属纤维或颗粒，焊接性一般较差。金属基复合材料焊接时，不仅要解决金属基体的结合，还要考虑到金属与非金属之间的结合。因此，金属基复合材料的焊接问题，关键是非金属增强相与金属基体以及非金属增强相之间的结合。 (1) 界面反应 金属基复合材料的金属基体与增强相之间，在较大的温度范围内是热力学不稳定的，焊接加热到一定温度时，两者的接触界面上会发生化学反应，生成对材料性能不利的脆性相，这种反应称为界面反应。防止界面反应是这类复合材料焊接中要考虑的首要问题，可通过冶金和工艺两个措施来解决。 1) 冶金措施 加入一些活性比基体金属更强的元素或能阻止界面反应的元素来防止界面反应。 金属基复合材料瞬时液相扩散焊时，为避免发生界面反应，应选用能与复合材料的基体金属生成低熔点共晶或熔点低于基体金属的合金作为中间层。应严格控制焊接时间及中间层的厚度。而采用合金作中间层时，只要加热到合金的熔点以上就可形成瞬时液相。 2) 改善焊接工艺 通过控制加热温度和焊接时间避免或限制界面反应的发生或进行。例如采用低热量输入或固态焊的焊接方法，严格控制焊接热输入，降低熔池的温度并缩短液态Al与 SiC的接触时间，可以控制制SiCf /Al复合材料的界面反应。 扩散焊时，为防止发生界面反应，必须严格控制加热温度、保温时间和焊接压力。随着温度的增加，界面反应越容易发生，反应层的增大速度加快，但加热到一定时间以后，反应层厚度增大速度变慢，如图7-23所示。 图7-23 扩散焊温度和保温时间对复合材料界面反应层厚度的影响 采用中间层可以避免界面上纤维的直接接触，使界面易于发生塑性流变，因此利用直接扩散焊及瞬时液相扩散焊能较容易地实现焊接。用Ti-6Al-4V钛合金中间层扩散焊接含有体积分数30%的SiC纤维增强的Ti-6Al-4V复合材料时，中间层厚度对接头强度的影响见图7-24 。 图7-24 中间层厚度对接头强度的影响 (2) 熔池流动性和界面润湿性差 基体金属与增强相的熔点相差较大，熔焊时基体金属熔池中存在大量未熔化的增强相，这大大增加了熔池的粘度，降低了熔池金属的流动性，不但影响了熔池中的传热和传质过程，还增大了气孔、裂纹、未熔合和未焊透等缺陷的敏感性。 采用熔焊方法焊接纤维增强金属基复合材料时，金属与金属之间的结合为熔焊机制，金属与纤维之间的结合属于钎焊机制。因此要求基体金属对纤维具有良好的润湿性。 采用电弧焊方法焊接非连续增强金属基复合材料时，基体金属不同时，复合材料焊接熔池的流动性也明显不同。 采用软钎焊焊接金属基复合材料，由于钎料熔点低，熔池流动性好，可将钎焊温度降低到纤维开始变差的温度以下。 共晶扩散钎焊是将焊接表面镀上中间扩散层或在焊接表面之间加入中间层薄膜，加热到适当的温度，使母材基体与中间层之间相互扩散，形成低熔点共晶液相层，经过等温凝固以及均匀化扩散等过程后形成一个成分均匀的接头。 (3) 接头强度低 金属基复合材料基体与增强相的线膨胀系数相差较大，在焊接加热和冷却过程中产生很大的内应力，易使结合界面脱开。由于焊缝中纤维的体积分数较小