寮步氬弧焊工培訓(xùn)學(xué)校（如何選擇纖維增強金屬基復(fù)合材料擴散焊接參數(shù)）

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授課對象：零基礎(chǔ)學(xué)起，不限年齡，學(xué)會為止，不限時間
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授課學(xué)校：寮步中培焊工實戰(zhàn)培訓(xùn)學(xué)校
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如何選擇纖維增強金屬基復(fù)合材料擴散焊接參數(shù)?

1)加熱溫度及保溫時間的選擇。所選擇的擴散焊加熱溫度及保溫時間應(yīng)確保不會發(fā)生明顯的界面反應(yīng)。SiC(SCS6),/T-6A4V復(fù)合材料中,SCS-6是一種專門用于增強鈦基復(fù)合材料的SC纖維,直徑約140μm,表面有一層3um厚的富C層。SCT-6A4V復(fù)合材料擴散焊時,加熱溫度越高,反應(yīng)層厚度增大速度越快;但加熱到一定時間以后,反應(yīng)層厚度增大速度變慢。當(dāng)反應(yīng)層的厚度超過1.0m時,SiC/Ti-6A-4V復(fù)合材料的抗拉強度將顯著下降。加熱溫度及保溫時間的選擇,應(yīng)使反應(yīng)層厚度在1.0um以下。

2)中間層及焊接壓力。焊接SCT6A4V與鈦合金T-6A4V之間的異種材料接頭時,兩個對接界面上不存在纖維的直接接觸,易于發(fā)生塑性流變,因此,利用直接擴散焊及瞬時液相擴散焊均能較容易地實現(xiàn)擴散焊。但是,利用直接擴散焊時所需的壓力仍較大,鈦合金一側(cè)的變形過大;而采用瞬時液相擴散焊時,所需的焊接壓力較低,鈦合金一側(cè)的變形也較小。例如,為使接頭強度達到850MPa, 直接擴散焊所需的焊接壓力為7MPa,焊接時間為180min。而采用TCu-Zr作中間層進行瞬時液相擴散焊時,所需的焊接壓力僅為1M, 焊接時間為30min;同時鈦合金一側(cè)的變形量也由固態(tài)直接擴散焊時的5%,降到瞬時液相擴散焊時的2%。纖維增強金屬基復(fù)合材料擴散焊時,為避免出現(xiàn)纖維與纖維的直接接觸,應(yīng)在被焊接的復(fù)合材料中間插入一中間層。采用瞬時液相擴散焊時,還要在結(jié)合界面上加入厚度適當(dāng)?shù)幕w金屬作中間過渡層,以改善纖維與基體之間的結(jié)合。例如,用T6A1-4V作中間層、用TCuZ作瞬時液相層進行SiC,/T6A4V復(fù)合材料的瞬時液相擴散焊,當(dāng)中間層厚度超過80um時,所得復(fù)合材料接頭的抗拉強度達到了850MPa,等于SC30%/T-6A-4V復(fù)合材料與T-6A14V鈦合金之間的接頭強度。Ti-6A-4V中間層達到一定厚度時,復(fù)合材料的焊接變成了復(fù)合材料與T-6A14V焊接的兩個異種材料接頭。當(dāng)中間層厚度達到80μm后,再增加中間層的厚度,因基體金屬間的結(jié)合已達到最佳狀態(tài),整個接頭的強度也就不再變化。

3)接頭的優(yōu)化設(shè)計。焊接接頭形式對接頭強度具有重要的影響。為了提高纖維增強金屬基復(fù)合材料的接頭強度,可將接頭形式設(shè)計成斜口接頭。圖93所示為加中間層的復(fù)合材料固態(tài)擴散焊斜口接頭斷裂過程。接頭強度系數(shù)大約為80%時,斷裂起始于接頭表面上SC纖維不連續(xù)的位置(圖93中的A點),起裂后裂紋沿垂直于拉伸方向向前擴展,穿過整個復(fù)合材料斷面。接頭強度未達到復(fù)合材料基體強度的原因是由于接頭表層纖維的不連續(xù)性,表層纖維的增強作用大大降低,在較低的應(yīng)力下就萌生裂紋。

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