卞世伟 李淳

摘要： 对钛与锆进行表面纳米化处理，将表面纳米化后的钛与锆及未处理的钛与锆在不同的连接工艺下进行扩散连接，并对接头进行组织分析及性能测试。结果表明，在温度从650～700 ℃的过程中温度对焊合率影响显著，此后随着温度的升高，扩散层厚度在不断变厚，抗剪强度不断提高由291 MPa不断上升至692 MPa。温度越高，原子获得能量高，相互扩散越充分。在相同的连接条件下，表面纳米化处理后的试样界面焊合率更高，扩散层更厚。

关键词： 扩散连接; 钛; 锆; 抗剪强度

中图分类号： TG 453

Influence of the surface nano-treatment on diffusion bonding of titanium and zirconium

Bian Shiwei1， Li Chun2

（1.Harbin Boiler Company Limited， Harbin 150046， Heilongjiang， China; 2.Harbin Institute of Technology， Harbin 150001， Heilongjiang， China）

Abstract： The surface of titanium and zirconium was nano treated. Titanium and zirconium after surface nanocrystallization and untreated titanium and zirconium were diffusion-bonded under different bonding processes， and the joints were subjected to tissue analysis and performance testing. The results showed that the effect of temperature on the weldability during the temperature ranging from 650 ℃ to 700 ℃ was more significant. After that， with the increase of temperature， the thickness of the diffusion layer was continuously thickened， and the shear strength continuously increased from 291 MPa to 692 MPa. The higher the temperature was， the higher the energy of the atoms was and the more the mutual diffusion was.Under the same connection conditions， the surface soldering rate of the sample after surface nanocrystallization treatment was higher， and the diffusion layer was thicker.

Key words：   diffusion bonding; titanium; zirconium; shear strength

0 前言

钛与锆及其合金是20世纪50年代开始发展并应用的一种重要的金属结构材料。钛合金具有许多优异的综合性能，例如低密度，高的比断裂韧性和比强度，高的疲劳强度，良好的抗裂纹扩展能力和低温韧性，优异的抗蚀能力以及高的耐热性能，因此在航空航天、化工、船舶、休闲以及医药等行业得到广泛的应用[1-3]。随着现代工业发展和科学技术进步，对焊接结构性能提出了更高，更苛刻的要求，除需要满足常规力学性能之外，还要求满足如高温强度、耐磨性、耐腐蚀性及良好的低温韧性和导热性等[4]。在这种情况下，单一钛或者锆的结构性能很难满足现代产品需求，层状锆/钛复合材料的机械性能引起了人们的关注。复合材料中的分层结构可以提供额外的加工硬化能力并导致微裂纹传播路径的多次偏转，因此通常拥有更高的延展性，具有很高的发展前景[5]。……