寮步氩弧焊工培训学校（如何选择纤维增强金属基复合材料扩散焊接参数）

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授课对象：零基础学起，不限年龄，学会为止，不限时间
上课地址：寮步广场斜对面
授课学校：寮步中培焊工实战培训学校
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如何选择纤维增强金属基复合材料扩散焊接参数?

1)加热温度及保温时间的选择。所选择的扩散焊加热温度及保温时间应确保不会发生明显的界面反应。SiC(SCS6),/T-6A4V复合材料中,SCS-6是一种专门用于增强钛基复合材料的SC纤维,直径约140μm,表面有一层3um厚的富C层。SCT-6A4V复合材料扩散焊时,加热温度越高,反应层厚度增大速度越快;但加热到一定时间以后,反应层厚度增大速度变慢。当反应层的厚度超过1.0m时,SiC/Ti-6A-4V复合材料的抗拉强度将显著下降。加热温度及保温时间的选择,应使反应层厚度在1.0um以下。

2)中间层及焊接压力。焊接SCT6A4V与钛合金T-6A4V之间的异种材料接头时,两个对接界面上不存在纤维的直接接触,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均能较容易地实现扩散焊。但是,利用直接扩散焊时所需的压力仍较大,钛合金一侧的变形过大;而采用瞬时液相扩散焊时,所需的焊接压力较低,钛合金一侧的变形也较小。例如,为使接头强度达到850MPa, 直接扩散焊所需的焊接压力为7MPa,焊接时间为180min。而采用TCu-Zr作中间层进行瞬时液相扩散焊时,所需的焊接压力仅为1M, 焊接时间为30min;同时钛合金一侧的变形量也由固态直接扩散焊时的5%,降到瞬时液相扩散焊时的2%。纤维增强金属基复合材料扩散焊时,为避免出现纤维与纤维的直接接触,应在被焊接的复合材料中间插入一中间层。采用瞬时液相扩散焊时,还要在结合界面上加入厚度适当的基体金属作中间过渡层,以改善纤维与基体之间的结合。例如,用T6A1-4V作中间层、用TCuZ作瞬时液相层进行SiC,/T6A4V复合材料的瞬时液相扩散焊,当中间层厚度超过80um时,所得复合材料接头的抗拉强度达到了850MPa,等于SC30%/T-6A-4V复合材料与T-6A14V钛合金之间的接头强度。Ti-6A-4V中间层达到一定厚度时,复合材料的焊接变成了复合材料与T-6A14V焊接的两个异种材料接头。当中间层厚度达到80μm后,再增加中间层的厚度,因基体金属间的结合已达到最佳状态,整个接头的强度也就不再变化。

3)接头的优化设计。焊接接头形式对接头强度具有重要的影响。为了提高纤维增强金属基复合材料的接头强度,可将接头形式设计成斜口接头。图93所示为加中间层的复合材料固态扩散焊斜口接头断裂过程。接头强度系数大约为80%时,断裂起始于接头表面上SC纤维不连续的位置(图93中的A点),起裂后裂纹沿垂直于拉伸方向向前扩展,穿过整个复合材料断面。接头强度未达到复合材料基体强度的原因是由于接头表层纤维的不连续性,表层纤维的增强作用大大降低,在较低的应力下就萌生裂纹。