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铜过渡层钢钛扩散复合研究

铜过渡层钢钛扩散复合研究

摘要：

钢钛复合材料是一种具有优异性能的新型材料，在航空、航天等领

域具有广泛的应用前景。钢钛复合材料的制备过程中，通过引入铜过渡

层可以有效改善两种材料之间的界面结合性能。本文选取了钢和钛作为

基材，在铜过渡层的引入下进行扩散复合实验，并对复合材料进行了性

能测试和分析。结果表明，铜过渡层的引入可以显著提高钢钛复合材料

的界面结合强度和耐腐蚀性能，并且可以提高复合材料的力学性能。因

此，铜过渡层钢钛扩散复合具有很好的应用前景。

关键词：铜过渡层，钢钛复合材料，扩散复合，界面结合性能，力

学性能

1.引言

钢钛复合材料是一种由钢和钛两种材料复合而成的新型材料。钢具

有高强度和良好的韧性，而钛具有低密度、良好的耐腐蚀性和高温强度

等特点。因此，钢钛复合材料将钢的高强度与钛的优良性能结合在一起

具有广泛的应用前景。然而，由于钢和钛的界面结合性能差异较大，复

合材料的界面结合强度和耐腐蚀性能有限。为了改善钢和钛之间的界面

结合性能，可以引入铜过渡层，通过扩散复合的方式来增强界面结合强

度和耐腐蚀性能。

2.实验方法

本实验选取了普通碳素结构钢和纯钛作为基材，中间添加了一层铜

过渡层。首先将钢和钛分别喷涂上一层适量的铜颗粒，然后进行堆叠。

接着将堆叠后的试样放入真空炉中，在一定的温度下进行扩散复合处理。

处理结束后，将试样取出进行后续的性能测试和分析。

3.结果分析

通过SEM观察复合材料的断口形貌可以发现，在没有铜过渡层的情

况下，钢和钛之间界面结合处存在明显的裂纹和空洞。而添加了铜过渡

层后，钢和钛之间的界面结合更加紧密，裂纹和空洞明显减少。这说明

铜过渡层确实可以改善钢和钛之间的界面结合性能。

力学性能测试结果显示，铜过渡层钢钛复合材料的拉伸强度和屈服

强度较未添加铜过渡层的复合材料有所提高。这表明铜过渡层的引入可

以提高复合材料的力学性能。此外，复合材料的耐腐蚀性能测试结果也

显示，添加了铜过渡层后，复合材料的耐腐蚀性能有所提高。

4.结论

通过铜过渡层钢钛扩散复合实验，我们得出了以下结论：

1）引入铜过渡层可以显著改善钢钛复合材料的界面结合性能，减少

裂纹和空洞的存在。

2）铜过渡层的引入可以提高复合材料的力学性能，增加拉伸强度和

屈服强度。

3）铜过渡层的引入还可以提高复合材料的耐腐蚀性能，延长材料的

使用寿命。

因此，铜过渡层钢钛扩散复合具有很好的应用前景。在实际应用中

可以根据具体需求选择合适的过渡层材料和处理参数，来进一步优化复

合材料的性能。希望本研究能为铜过渡层钢钛扩散复合材料的进一步应

用和研究提供参考。

参考文献：

[1]WangJ,etal.Enhancedmechanicalpropertiesofsteel-

titaniumcompositesproducedbydiffusionbondingwithcopper

interlayer.MaterialsScienceandEngineering:A,2019,748:157-164.

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