Gamma-TiAl合金与Ti-6Al-4V合金的扩散连接的研究

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γ-TiAl基合金是一种很有发展前景的高温结构材料,对该合金自身连接以及与其它金属的连接性能的研究,对促进该合金的实用化以及发挥该合金的性能优势具有十分重要的意义。本文对γ-TiAl与Ti-6Al-4V合金的扩散连接性能进行了研究,通过不同的连接条件对γ-TiAl合金与Ti-6Al-4V连接带的组织、成分、相组织进行了分析,研究了其扩散连接机理;并运用激光表面快凝处理,在γ-TiAl基合金和钛合金表面上获得了细晶组织,缩短了γ-TiAl基合金与钛合金的扩散连接时间;同时,探索了超声无损检测方法对连接件质量监控的可能性。研究结果表明,γ-TiAl合金与Ti合金在1073 K/100MPa/2h的条件下能形成无孔洞无裂纹的致密连接。连接层由两部分组成,其宽度随连接温度升高而增加,从γ-TiAl合金到Ti合金有一个Al原子的扩散通量,而在反方向有一个Ti原子的扩散通量,扩散连接中的Ti原子扩散过程是以晶界扩散为主。γ-TiAl基合金和Ti-6Al-4V合金经激光表面快速熔凝处理及热处理,在拟连接表面可得到等轴细晶组织,该组织能大大促进合金元素的扩散,从而缩短扩散时间。在60MPa/850℃/1h条件下,经激光处理的试样能形成致密的冶金结合,其连接界面断裂强度达到了基体(γ-TiAl)的82%。利用激光快凝处理对Ti合金及TiAl金属间化合物拟连接表面进行处理,研究了激光表面处理后的快凝组织及其在热处理过程中的演变。用超声无损检测方法可以作为一种有效的检测连接件连接质量的手段。
摘要第5-6页
Abstract第6页
第一章 绪论第9-23页
    1.1 引言第9页
    1.2 γ-TiAl基合金概述第9-13页
        1.2.1 γ-TiAl基合金的相图和相的转变第10-11页
        1.2.2 γ-TiAl基合金典型的显微组织特征第11-12页
        1.2.3 γ-TiAl基合金的力学性能第12-13页
    1.3 扩散连接概述第13页
    1.4 γ-TiAl基合金连接技术研究进展第13-16页
    1.5 扩散连接机理第16-17页
    1.6 异种材料连接设计的界面工程与原理第17-19页
        1.6.1 异种材料连接设计的界面工程第17-18页
        1.6.2 异种材料连接界面的化学匹配第18页
        1.6.3 异种材料连接界面的物理匹配第18-19页
        1.6.4 界面强度与断裂第19页
    1.7 激光表面改性技术第19-21页
    1.8 研究的主要内容第21-23页
第二章 未经激光处理的γ-TiAl基合金与Ti-6Al-4V合金的扩散连接第23-35页
    2.1 引言第23页
    2.2 实验材料与实验方法第23-25页
    2.3 实验结果与分析第25-33页
        2.3.1 工艺参数的影响第25-31页
        2.3.2 连接试样的界面显微硬度分析第31-32页
        2.3.3 断口分析第32-33页
    2.4 小结第33-35页
第三章 γ-TiAl基合金与Ti-6Al-4V合金的激光表面处理及其扩散连接第35-47页
    3.1 引言第35页
    3.2 实验材料与实验方法第35-36页
    3.3 激光表面工艺参数的选择第36页
    3.4 激光表面熔凝处理后的典型显微组织分析第36-40页
        3.4.1 γ-TiAl基合金第36-39页
        3.4.2 Ti-6Al-4V合金第39-40页
    3.5 实验结果与分析第40-46页
        3.5.1 扩散连接界面的显微组织第40-45页
        3.5.2 力学性能测试分析第45-46页
    3.6 小结第46-47页
第四章 超声波探伤在扩散连接焊件质量检测中的应用第47-52页
    4.1 引言第47页
    4.2 实验材料与方法第47页
    4.3 超声波检测原理第47-48页
    4.4 实验结果与分析第48-51页
        4.4.1 超声检测结果第48-49页
        4.4.2 连接界面显微组织第49-51页
    4.5 小结第51-52页
第五章 总结与展望第52-54页
    5.1 结论第52-53页
    5.2 工作展望第53-54页
参考文献第54-59页
致谢第59-60页
附录 攻读硕士学位期间公开发表的论文第60页
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