Transactions of Nonferrous Metals Society of China The Chinese Journal of Nonferrous Metals

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中國有色金屬學(xué)報

ZHONGGUO YOUSEJINSHU XUEBAO

第13卷    第1期    總第52期    2003年2月

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文章編號:1004-0609(2003)01-0162-05
TiAl/40Cr擴(kuò)散連接接頭的界面結(jié)構(gòu)及相成長
馮吉才, 李卓然, 何 鵬, 張秉剛

(哈爾濱工業(yè)大學(xué) 現(xiàn)代焊接生產(chǎn)技術(shù)國家重點實驗室, 
哈爾濱 150001
)

摘 要: 在1173~1373K、 0.3~5.4ks的接合條件下對TiAl金屬間化合物與40Cr鋼進(jìn)行了真空擴(kuò)散連接。 采用掃描電鏡(SEM)、 電子探針微區(qū)成分分析(EPMA)、 X射線衍射分析(XRD)等方法確定了反應(yīng)相的種類和界面結(jié)構(gòu)。 研究結(jié)果表明,在1373K的接合溫度下, TiAl/40Cr接頭生成了TiC, Ti3Al, FeAl和FeAl24種反應(yīng)相,形成了3個反應(yīng)層, 界面結(jié)構(gòu)為TiAl/Ti3Al+FeAl+FeAl2/TiC/脫碳層/40Cr鋼。 界面總反應(yīng)層的厚度隨接合溫度和接合時間按拋物線方程成長, 成長的活化能Q為211.9kJ/mol, 成長常數(shù)k0為4.6×10-5m2/s。 當(dāng)脆性反應(yīng)層厚度為3μm時, TiAl/40Cr鋼接頭的室溫拉伸強(qiáng)度達(dá)到183MPa的最大值。

 

關(guān)鍵字: TiAl; 擴(kuò)散連接; 界面結(jié)構(gòu); 反應(yīng)機(jī)理;接頭強(qiáng)度

Interface structures and phase growth of TiAl/40Cr diffusion bonded joint
FENG Ji-cai, LI Zhuo-ran, HE Peng, ZHANG Bing-gang

National Key Laboratory of Advanced Welding Production Technology,
 Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China

Abstract:TiAl intermetallic compound was joined to 40Cr steel by diffusion bonding at the temperature range of 1173~1373K for 0.3~5.4ks in vacuum. Reaction phases and interface structures were investigated by SEM, EPMA analysis and XRD diffraction method. At the bonding temperature of 1373K, four phases of TiC, Ti3Al, FeAl and FeAl2 were established and three layers were formed in the TiAl/40Cr joint, the interface structures were observed as TiAl/ Ti3Al+FeAl+FeAl2/TiC/decarbonized layer/40Cr steel. The total reaction layer grows with the joining time following the parabolic law, the activation energy Q and rate constants k0 for the growth are 211.9kJ/mol and 4.6×10-5m2/s respectively. At the 0.3μm reaction layer thickness of TiC+Ti3Al+FeAl+FeAl2, the maximum strength of the TiAl/40Cr joint is up to 183MPa at room temperature.

 

Key words: TiAl; diffusion bonding; interface structure; reaction mechanism; joining strength

ISSN 1004-0609
CN 43-1238/TG
CODEN: ZYJXFK

ISSN 1003-6326
CN 43-1239/TG
CODEN: TNMCEW

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