關(guān)鍵詞：TiAl金屬間化合物，440C不銹鋼，304不銹鋼

1. 材料

        與燒結(jié)金屬多孔材料一樣，多孔TiAl金屬間化合物主要廣泛應(yīng)用于過(guò)濾介質(zhì)，可以制成反應(yīng)釜中的過(guò)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?jǐn)?shù)為54%、純度為99.7%Ti粉末配以原子分?jǐn)?shù)為46%、純度為99.8%的Al 粉采用粉末冶金法制備，經(jīng)過(guò)壓制、反應(yīng)而獲得多孔的TiAl金屬間化合物，其開(kāi)孔空隙率達(dá)到40%，****孔徑為20μm，透氣度為3×10-5m/(Pa·s），室溫抗拉強(qiáng)度為81.5MPa。中間層材料采用Ti粉和Cu粉為原料，壓制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）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(jīng)過(guò)打磨和超聲波丙酮清洗之后進(jìn)行釬焊，夾具如圖3所示。焊接參數(shù)為：真空度4×10-2Pa，焊接溫度955℃，保溫時(shí)間60~900s。

3. 接頭抗拉強(qiáng)度

        圖4所示為接頭抗拉強(qiáng)度與保溫時(shí)間的關(guān)系曲線(xiàn)。可以看到，在保溫時(shí)間240s時(shí)接頭抗拉強(qiáng)度達(dá)到****值，為65MPa；保溫時(shí)間60s時(shí)，焊接時(shí)間太短，界面反應(yīng)不充分，未形成足夠的反應(yīng)層，界面結(jié)合強(qiáng)度不高；保溫時(shí)間240s時(shí)，斷口始發(fā)于釬料/不銹鋼界面，然后通過(guò)釬料向多孔的TiAl金屬間化合物擴(kuò)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(shí)間的延長(zhǎng)，熔化的液體釬料由于毛細(xì)管作用，被吸入TiAl金屬間化合物小孔中，使得釬縫中出現(xiàn)縮孔，如圖6所示。隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，這種縮孔增多。這種縮孔越多，接頭強(qiáng)度越低，斷口也逐漸向釬縫轉(zhuǎn)移。當(dāng)保溫時(shí)間很長(zhǎng)時(shí)（600s以上），試樣斷裂發(fā)生在釬縫。

       4. 接頭的顯微組織

        圖7所示為保溫時(shí)間240s的接頭顯微組織，其中圖7a為整個(gè)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(xì)小的縮孔。這種縮孔能夠有效地緩解焊接殘余應(yīng)力，提高接頭強(qiáng)度。表1給出了圖7中各點(diǎn)反應(yīng)產(chǎn)物的化學(xué)成分及可能相。

表4    圖7中各點(diǎn)反應(yīng)產(chǎn)物的化學(xué)成分及可能相

        圖8所示為TiAl金屬間化合物側(cè)斷口X射線(xiàn)衍射結(jié)果。從這些分析來(lái)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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