表面自纳米化在钛合金和不锈钢扩散焊接中的应用

使用表面自纳米化技术(SSNC)的钛合金和不锈钢的固态扩散焊接为解决钛钢焊接中的问题提供了可能性。当待焊接材料表面的塑性变形达到一定程度时,其晶粒尺寸将细化到纳米级,导致晶界、位错、空位等非平衡缺陷数量急剧增加。在金属里。从扩散动力学的角度来看,这些缺陷为铁、钛、铬、镍等元素的相互扩散提供了短程扩散通道。和降低扩散活化能。不锈钢无缝管另外,在焊接压力的作用下,纳米晶金属的超速效应会加速表面物理接触过程。因此,待焊接材料的表面自纳米化处理将加速焊接部件的接触过程,并大大增加原子的扩散速率。人们希望它能在更低的温度和更短的时间内有效地焊接不同的材料。在进一步提高焊接质量的前提下,将大大提高焊接效率,节约能源。通过优化工艺,有望控制和消除金属间化合物带来的不利影响,控制母材的晶粒长大和焊接接头的热应力和显微组织应力,解决传统扩散焊接工艺无法解决的问题。

目前,还没有将表面自纳米化技术应用于异种材料扩散焊接的报道。Cina和Eldror等人使用纳米ZrO  2(Y-TZP)粉末材料作为中间层,对具有相同块组成的陶瓷进行焊接试验。试验结果表明,纳米氧化锆-4.5%氧化硅可以焊接相同化学成分的陶瓷,焊接接头无超声波检测的缺陷,焊接温度远低于常规方法。

采用SMAT技术对钛合金和不锈钢进行表面自纳米化处理。表层的粗颗粒转化通过强烈的塑性变形转变为纳米颗粒,可有效防止纳米颗粒的氧化和污染,并保持较高的致密度。表面自纳米化除了大大提高了原子的扩散速率之外,在扩散焊接中还具有另一个优点,即可以利用表面纳米晶粒产生的超速变形来加速不均匀接头界面室中的接触过程,并在扩散焊接的初始阶段增加扩散面积。试验结果表明,不锈钢管厂家细小晶粒的钛合金和不锈钢具有超速效应。



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