關鍵詞：TiAl金屬間化合物，440C不銹鋼，304不銹鋼

1. 材料

        與燒結金屬多孔材料一樣，多孔TiAl金屬間化合物主要廣泛應用于過濾介質，可以制成反應釜中的過濾元件，如圖1所示。

不銹鋼為軋制的鋼板，TiAl金屬間化合物由原子分數為54%、純度為99.7%Ti粉末配以原子分數為46%、純度為99.8%的Al 粉采用粉末冶金法制備，經過壓制、反應而獲得多孔的TiAl金屬間化合物，其開孔空隙率達到40%，最大孔徑為20μm，透氣度為3×10-5m/(Pa·s），室溫抗拉強度為81.5MPa。中間層材料采用Ti粉和Cu粉為原料，壓制成質量分數（%）為Ti-47Cu-3Cr的500μm厚度的薄片。圖2所示為不同溫度下Ti-47Cu-3Cr釬料的形貌。

2. 釬焊工藝

        各種材料經過打磨和超聲波丙酮清洗之后進行釬焊，夾具如圖3所示。焊接參數為：真空度4×10-2Pa，焊接溫度955℃，保溫時間60~900s。

3. 接頭抗拉強度

        圖4所示為接頭抗拉強度與保溫時間的關系曲線。可以看到，在保溫時間240s時接頭抗拉強度達到最大值，為65MPa；保溫時間60s時，焊接時間太短，界面反應不充分，未形成足夠的反應層，界面結合強度不高；保溫時間240s時，斷口始發于釬料/不銹鋼界面，然后通過釬料向多孔的TiAl金屬間化合物擴展，斷口與界面呈45°夾角，如圖4所示。

  由于多孔的TiAl金屬間化合物中存在大量空隙，隨著保溫時間的延長，熔化的液體釬料由于毛細管作用，被吸入TiAl金屬間化合物小孔中，使得釬縫中出現縮孔，如圖6所示。隨著保溫時間的延長，這種縮孔增多。這種縮孔越多，接頭強度越低，斷口也逐漸向釬縫轉移。當保溫時間很長時（600s以上），試樣斷裂發生在釬縫。

       4. 接頭的顯微組織

        圖7所示為保溫時間240s的接頭顯微組織，其中圖7a為整個TiAl金屬間化合物/釬料/不銹鋼顯微組織全貌，圖7b為釬料/不銹鋼顯微組織，圖7c為TiAl金屬間化合物/釬料顯微組織。

  從圖7a中可以看出，在釬縫中存在有少量的均勻細小的縮孔。這種縮孔能夠有效地緩解焊接殘余應力，提高接頭強度。表1給出了圖7中各點反應產物的化學成分及可能相。

表4    圖7中各點反應產物的化學成分及可能相

        圖8所示為TiAl金屬間化合物側斷口X射線衍射結果。從這些分析來看，其接頭組織為TiAl金屬間化合物/釬料/不銹鋼，釬焊接頭組織為TiAl金屬間化合物/Ti3Al+Ti2Cu/TiCu釬料/ Ti2Cu+TiCu /TiFe2+TiC+富Fe層/不銹鋼。

 

 

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