扩散连接温度对304不锈钢接头性能与组织的影响
2021-04-09徐芳菲李细锋
徐芳菲,王 斌,梁 滨,李细锋,陈 军
(1. 上海交通大学 材料科学与工程学院塑性成形技术与装备研究院,上海 200030;2. 北京星航机电装备有限公司,北京 100074)
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304不锈钢在室温组织为亚稳态奥氏体,其耐腐蚀性和抗氧化性优异[1-2],无论在低温和高温工况下都具有优良的力学性能和焊接性能,无磁性[3-8],在18-8型铬镍不锈钢中最常用,产量、销量最大。随着304不锈钢在航天、汽车、船舶、压力容器、医疗设备、食品加工等领域的广泛应用[3-7],对焊接的要求也各有不同。比如在制造压力容器时,需要实现奥氏体不锈钢厚板之间的连接,采用埋弧焊接或激光焊接等都容易出现焊不透的现象,而扩散连接方法则非常适合运用到这类接触面积大的焊接中。
目前,国内外的相关研究主要聚焦于304不锈钢与异种材料之间的扩散连接[9],例如将304不锈钢与钛及其合金进行扩散连接,但在接头处往往出现脆性的金属间化合物,弱化了接头性能。为提高界面间的结合力,许多研究通过添加中间层避免钛与不锈钢的直接接触。例如Kundu等[10]使用纯铜作为商业纯钛和304不锈钢之间的中间层,进行扩散连接,在850~950℃温度范围内,施加3 MPa压力,保压90 min,在900℃时接头强度为318 MPa,达到纯钛强度的99.7%;随着连接温度升高到950℃,由于形成了脆性的Fe—Ti基金属间化合物而使接头强度降低;在850℃较低连接温度下,由于材料表面的不完全焊合,接头强度也较低。
已有的研究中对304不锈钢同种材料进行扩散连接时,也往往添加中间层[11],Gawde等[12]同时放置5个中间层(放置顺序为: 304/Ni/Cu/Ag/Cu/Ni/304)在相对较低的温度(500℃)和低压(0.1 MPa)条件下连接了304不锈钢棒。……
