改变温度对同种哈氏合金C276倍合金真空

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釆用不同厚度的Cu箔作为中间层,通过改变焊接温度来对同种Zr倍合金进行真空扩散焊,研究了不同厚度下的不同温度对同种Zr合金焊接接头组织与性能的影响以及耐腐蚀性,得到了以下结论:

①添加Cu箔作为中间层后,在30m-、。和10

μ

m-、、°C下,界面附近和母材形成了两种组织结构,即靠近界面附近一定距离内为针状魏氏组织,超过这个距离后的母材为双相组织,并且这个距离范围和焊接温度有关。分析原因可能是由于界面附近受到Cu原子扩散的影响,使得转变更加完全,而母材中受到的Cu原子影响很小,并且这些温度下都达不到a-p完全转变的温度,因此接头呈现出两种组织特征。当温度超过°C,达到或。(2时,母材中也转变为魏氏组织,原因是在该焊接温度下,母材达到了口一。完全转变的温度,接头整体呈现出魏氏组织,也侧面反映出Zr合金a一。完全转变的温度在至吒之间。

②在30

μ

m-、°C和10

μ

m-、°C时,接触面会形成一层金属间化合物层,通过各种表征手段对其成分进行分析,最终确定了化合物层中含有Zr2CuZr,4Cu5i、ZrCuZrCus和Zr3Cu8相,可能存在的相有Zr,Cuio和Z,Clb,整个过程界面处只经历了Cu少量固溶一Zr-Cu形成化合物的阶段。当焊接温度提高到°C和°C时,软化后的Cu中间层与Zr基体紧密接触,加速了Cu原子向基体Zr中扩散的速率和距离,Cu原子固溶于基体Zr中,最终形成了较宽的Zr.Cu固溶区,整个过程界面处经历了Cu少量固溶一Zr-Cu形成化合物一Cu完全固溶的阶段。此外,30gm-°C时形成化合物层而10gm-°C下没有,推测可能是因为使用更薄的中间层有利于Cu和Zr原子间相互扩散,充分扩散反应使接头接触更好,因此10pm-°C时没有形成化合物层,也说明了减小铜箔厚度可以一定程度上降低焊接温度。

③形成金属间化合物层对接头力学性能极其不利,通过硬度和拉伸性能测试发现,形成的金属间化合物属于脆硬相,具有很高的硬度值,接头伸长率和拉伸强度很差,几乎没有达到有效连接。当温度提高到%后,接头伸长率和最大拉伸强度综合性能最好,并从30

im的MPa、23%提高到了10

μ

m的MPa、32%(原始母材MPa、44%),此外,焊后母材组织的硬度值随着温度的提高有所增加,30

μ

m.、°C和10

μ

m-弋都接近原始母材水平。最终确定最优的中间层厚度和焊接温度为10

μ

m-°C。

④锆合金在腐蚀液中具有很好的耐腐蚀性,腐蚀速率小于0.5%/h,从腐蚀显微形貌来看,耐腐蚀性大小为:焊后母材〉无化合物层的焊缝区域〉原始母材〉有化合物层的焊缝区域;从腐蚀速率和失重率来看,形成金属间化合物层的接头全被腐蚀掉,腐蚀速率较无化合物层形成的接头高,且金属间化合物层形成的厚度对腐蚀速率也会产生影响,即更厚的金属间化合物层具有高的腐蚀速率。无化合物形成的接头由于Cu原子固溶于基体中,对耐腐蚀性有一定提高,Cu2+与氯离子共存会促进点蚀,且这样的影响可能要大于Cu元素对基体界面附近所带来的耐腐蚀性能提高,从失重率结果可知,原始母材失重率最高,达到44%,最低为30卩m-°C时失重率为26%与10gm-°C的28%非常接近。综上推测,高的温度和薄的厚度可能有利于接头的耐腐蚀性的提高。



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