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1、江苏科技技大学20122届毕业业设计（论论文）加中间层层钛合金金与石墨墨接触反反应焊工工艺研究究系部：机机械与材料工程程专业名称称：材料料成型及及控制工工程班级：00842881511学号：0084288151131作者：张张宁指导教师师：祁凯二零一二二 年 六 月江苏科技技大学本本科毕业业论文加中间层层钛合金金与石墨墨接触反反应焊工工艺研究究Studdy oof cconttactt reeacttionn weeldiing proocesss bbetwweenn tiitanniumm annd ggrapphitte wwithh thhe iinteerlaayerr off al
2、lloyy 江苏科技大学本科毕业设计（论文）摘 要本课题研研究的是是石墨和和TC44合金的真真空钎焊焊工艺，观观察并且且分析了了钎焊温温度分别别为9880、10000在不同同中间层层及不同同的保温温时间下下的焊缝缝区域的的微观组组织和接接头区域域成分。借借助于扫扫描电镜镜和能谱谱分析等等分析测测试手段段，分析析了接头头的微观观组织结结构。通通过分析析各元素素的含量量分布，及及在不同同加热温温度和不不同保温温时间的的元素分分布曲线线，我们们知道接接头成分分为Tii/C化合物物、Tii/Nii化合物物、游离离态石墨墨、（+）钛钛合金。结果表明明：(11)在其其他工艺艺参数不不变的情情况下，加热温度
3、越高，试样的扩散层越大，焊缝则越窄。(2)在其他工艺参数不变的情况下，保温时间越短，扩散层就越大。最终确定定石墨/TC44合金的的接触反反应焊接接合适的的焊接工工艺参数数为：当当中间层层是Nii箔时，加热温度980，保温时间3min；当中间层是Cu/Ni箔时，加热温度980，保温时间0.5min。关键词：石墨；TC44；接触触反应焊焊；界面面组织AbsttracctReseearcch oon tthiss suubjeect is graaphiite andd TCC4 aallooy vvacuuum braazinng ttechhnollogyy,itt maainlly ttake
4、es sstocck oof tthe miccrosstruuctuure andd thhe ccompposiitioon oof tthe tiee-inn onn 9880 ,110000 wiith diffferrentt heeat preeserrvattionn. hhe mmicrrosttruccturre oof tthe joiintss iss annalyyzedd byy sccannningg ellecttronnic miccrosscoppy (SEMM) eequiippeed wwithh ennerggy ddisppersse sspecctr
5、uum (EDSS). Thee atttacchmeent inggreddiennt iis tthe Ti/C ccomppounnd, Ti/Ni commpouund, thhe ffreee sttatee grraphhitee, (+) tthe tittaniium allloy.The ressultt shhoweed tthatt: wwithh thhe ootheer pparaametter no chaangiing, thhe wwidtth oof tthe welldinng llinee wiill redducee wiith thee heeat p
6、reeserrvattionn inncreeasiing; thhe tthicckneess of thee diiffuusioon wwilll inncreeasee wiith thee heeat preeserrvattionn inncreeasiing; seelecctinng tthe welldinng ttempperaaturre sshouuld be in acccorddancce wwithh thhe lliquuid linne.Ultiimattelyy thhe ggrapphitte/cconttactt reeacttionn off TCC4
7、 aallooy wwelddingg suuitaablee weeldiing parrameeterrs aas ffolllowss: WWhenn thhe mmidddle layyer of Ni foiil, thee heeatiing temmperratuure of 9800, hooldiing timme oof 33minn; wwhenn thhe mmidddle layyer of Cu/Ni foiil, heaatinng ttempperaaturre oof 9980inssulaatioon ttimee 0.5miin.Keywwordds: g
8、raaphiite;TC44 allloyy;Coontaact reaactiionwwelddingg; innterrfacce mmicrrosttruccturre目 录录第1章 绪论111.1 接触反反应焊的的意义11.2 石墨的的材料特特性11.2.1 石石墨的应应用及用用途21.3 钛合金金的特性41.3.1 TTC4的的特点551.4 连接石石墨与异异种材料料方法选选择61.5 使用真真空钎焊焊的原因因81.5.1 真真空钎焊原理理81.5.2 真真空钎焊的优优缺点991.6 石墨与与钛合金金的钎焊技术术研究1111.7石石墨和TTC4合合金接触触反应的的目的及及意义1111
9、.8 本课题题研究内内容11第2章 实验材材料、设备和和方法1122.1 实验材材料122.2 实验设设备122.2.1 观观察及分分析设备备132.3 实验过过程142.3.1 试试样处理理142.3.2 金金相试样样制备1152.3.3 真真空钎焊工艺参参数的选选择16第3章 实验结结果与分分析193.1石石墨和TTC4合合金接触触反应机机理193.2接接触反应应焊焊接接接头的的元素分分析203.3工工艺参数数对扩散散层厚度度的影响响223.3.1温度度对扩散散层厚度度的影响响223.3.2保温温时间对对扩散层层厚度的影响响23结论255致谢266参考文献献27I 江苏科技大学本科毕业设计
10、（论文）第1章 绪论1.1 接触反应应焊的意意义接触反应应钎焊是是利用某某些异种种金属能能形成共共晶的特特点，在在界面接接触反应应良好且且加热至至高于共共晶温度度的条件件下，依依靠金属属原子间间的互扩扩散在界界面处形形成共晶晶反应液液态金属属层，随随后冷凝凝结晶，从从而把金金属连接接起来的的方法。 归结而而言：接接触反应应钎焊是是一种依依靠材料料间的共共晶反应应所产生生的液相相合金来来实现连连接的“自钎料料”钎焊技技术 。1.2 石墨的材材料特性性石墨是碳碳质元素素结晶矿矿物，它它的结晶晶格架为为六边形形层状结结构。每每一网层层间的距距离为33.400人，同同一网层层中碳原原子的间间距为11.
11、422A。属属六方晶晶系，具具完整的的层状解解理。解解理面以以分子键键为主，对对分子吸吸引力较较弱，故故其天然然可浮性性很好。石墨墨质软，黑黑灰色；有油腻腻感，可可污染纸纸张。硬硬度为112，沿垂垂直方向向随杂质质的增加加其硬度度可增至至35。比重重为1.92.33。在隔隔绝氧气气条件下下，其熔熔点在330000以上，是是最耐温温的矿物物之一。 自然界界纯石墨墨很少，常常含有SSiO22、All2O3、FeeO、MMgO、CCaO、PP2O5、CuuO、HH2O、沥青青及粘土土等杂质质，可多多达100200%。石墨墨是由碳碳原子组组成的六六方网层层。根据据层的叠叠置层序序和重复复周期分分为两种
12、种类型：ABAAB两层层一个重重复周期期的2HH型，a00=0.24662nmm，c00=0.6700 nmm；Z=4；AABCAABC三三层一个个重复周周期的33R型，a00=0.2466nm，cc0=11.0006nmm，Z=6。层层内原子子间距00.1442nmm，层间间距0.3355nm。层层内原子子作六方方环状排排列，碳碳原子为为三配位位，碳原原子的外外层构型型为S22P2，杂杂化作SSP2。每每个碳原原子以一一个S电子和和两个PP电子与与其周围围的三个个碳原子子形成共共价键，而而另一个个具有活活动性的的P电子则则形成离离域大键，从从而使晶晶体具有有一定的的金属性性。层内内极强的的结
13、合、层层间巨大大的间距距及弱键键构成了了石墨结结构的主主要特点点，并决决定了石石墨的特特殊性能能1。耐高温性性，石墨墨是碳的的高温变变体，是是目前已已知的最最耐高温温的材料料之一，熔熔点高达达38550，45000才才气化。2500时石墨的强度反而比室温时提高一倍2。导电、导导热性能能，电导导率约为为一般非非金属的的1000倍，碳碳素钢的的2倍，铝铝的33.55倍。若若将石墨墨定向排排列，加加温、加加压制成成定向石石墨，其其顺向导导电性约约为反向向导电性性的10000倍倍，故可可制成各各种半导导体材料料和高温温导电材材料。石石墨的导导热性能能超过钢钢、铁、铝铝，且具具有异常常导热性性，即导导热
14、率随随温度的的升高而而降低，在在极高的的温度下下则趋于于绝热。化学稳定定性，常常温下具具良好的的化学稳稳定性，不不受任何何强酸、强强碱和有有机溶剂剂的腐蚀蚀。但在在氧化剂剂（如高高氯酸HHClOO4）作用用下能被被氧化。在在空气5500开始氧氧化，7700时水蒸蒸气可对对其产生生侵蚀，900时CO2也能对其产生侵蚀作用。石墨的热稳定性良好，膨胀系数小（1.210-6/），高温下能经受温度剧烈变化而不破坏，且其体积变化不大。润滑性和和可加工工性，具具良好的的润滑性性能，其其摩擦系系数在润润滑介质质小于00.1。鳞鳞片越大大，摩擦擦系数越越小，润润滑性能能越好3。吸热性和和散热性性，具良良好的吸吸
15、热性能能，每11kg可可吸收(2.99699.2111) 1007J热量，而而金属材材料每11kg的的吸热量量为4.06111007J；石墨墨的散热热性能与与金属相相当。1.2.1 石墨的应应用及用用途石墨的一一个主要要用途是是生产耐耐火材料料，包括括耐火砖砖，坩埚埚，连续续铸造粉粉，铸模模芯，铸铸模，洗涤剂剂和耐高高温材料料。近年年来，耐耐火材料料工业中中两个重重要的变变化是镁镁碳砖在在炼钢炉炉内衬中中被广泛泛应用，以以及铝碳碳砖在连连续铸造造中的应应用。镁碳砖砖镁碳耐耐火材料料是由美美国研制制成功，随随后日本本炼钢业业开始把把镁碳砖砖用于水水冷却电电弧炉炼炼钢中。目目前在世世界范围围内镁碳碳砖已大大量用于于炼钢，并并已成为为石墨的的一种传传统用途途。石墨在电电气工业业中广泛泛用来制制作电极极、电刷刷、碳棒棒、碳管管、水银银整流器器的正极极、石
