第33卷第3期 2012年3月
焊接学报
TRANSACTIONS OFTHE CHINA WELDINGINSTITUTION
Vol.33No.3
March
2012
异种耐热钢瞬时液相扩散连接界面形态与形成机理
唐恒娟，陈思杰？
（1.河南理工大学电气工程与自动化学院，焦作454000；2.河南理工大学材料科学与工程学院，焦作454000）
摘要：采用瞬时减相扩散连接双温工艺对异种耐热钢管进行了连接，使用氢气保护， FeNiCrSiB非晶箔作为扩散连接中间层，研究了异种耐热钢瞬时液相扩散连接界面的形成机理，测试了接头的组织和性能，采用激光共聚焦显微镜研究分析了界面形貌，结果表明，异种钢瞬时液相扩散连接时，液态中间层的结晶过程是在基体上联生生长，晶体长大具有方向性，少量杂质在接头中心以曲线状分布，形成了非直线型的连接界面，双温工艺的短时高温加热过程有利于破碎界面氧化物形成洁净连接晶面层，促进晶粒外延生长，
关键词：异种钢；瞬时液相扩散连接；双温工艺；界面形态；外延生长
中图分类号：TC459.9文献标识码：A文章编号：0253-360X(2012)03-0101-04
0序言
结晶是材料冶金加工的重要过程，其中的温度、成分对结晶过程起到关键的作用，1953年，哈佛大学教授Kurz等人通过对金属凝固过程中液固界面形态的研究提出了界面稳定性的概念和成分过冷理论，首次提出单相二元合金成分过冷理论，即在合金凝固过程中，由于固液相的溶质分配系数不同，固一液界面前沿发生溶质的富集或贫化，导致合金实际凝固温度的降低，这种由手溶质成分变化引起的成分过冷，对合金固界面前沿的形态变化起着至关重要的作用，在晶体生长过程中，当不存在成分过冷时，在平直的固-液界面上，由于不稳定因素扰动产生凸起，会由手过热的环境将其熔化而继续保持平直界面：而当界面前沿存在成分过冷时，界面前治由于不稳定因素而形成的凸起会因为处手成分过冷区而发展，平界面失稳，导致树枝晶的形成，瞬时液相扩散连接（TLPbonding）过程中，加热温度的调节也会影响降熔元素原子的扩散和界面形态（3)，中间层液体等温凝固过程对接头组织性能有决定性影响，对瞬时液相扩散连接凝固过程的微观机制进行研究很有意义3]，传统的TLP扩散连接工艺中间层熔化后，有害的难溶氧化物颗粒和杂质混在液相中，在等温凝固过程中，由于溶质的重新分布，这些杂质
收稿日期：2010-02-10
基金项目：河南理工大学引进人才基金资助项目（Y2009-1)；博士基
金资助项目（648313）：金属材料学科资助项目（506081）
万方数据
唐恒姆
分布在凝固界面的前沿，等温凝固完成后，大部分杂质容易在接头中心处聚集，影响金属之闻的冶金连接，导致接头的抗剪强度比相应母材的要低4；另外，氧化物杂质分布形成的平滑连接线也进一步降低了接头的强度，在电站建设中存在大量异种钢的焊接间题，近年来人们对于耐热钢瞬时液相扩散连接进行了一些研究(5.6)，这对于解决异种钢的焊接问题有重要的意义，试验以异种耐热钢为研究对象，研究了瞬时液相扩散连接双温工艺接头界面的形态和形成过程，为在异种钢的瞬时液相扩散连接
理论研究和实际应用中提供参考 1试验方法
试验用耐热钢的成分如表1所示。钢管外径为 63.5mm，壁厚为5mm.TLP扩散连接双温工艺见表2.其中1号试样为T91/12Cr2MoWVTiB2号试样为TP304H/12Cr2MoWVTiB，中间层为FeNiCrSiB 非晶箔，其成分为35%Ni5%Cr，6%Si和8%B，厚度约为35~40μm，熔点范围为1090~1120℃
连接试验在开放式TLP扩散焊机上进行，试样端面精车，用酒精清洗.采用中频感应加热，氩气保护，压力设定在3MPa.焊后进行高温回火，回火工艺为780℃±5℃，加热时间为8min力学性能试验在WES-600W试验机上进行，试样用三氯化铁盐酸水溶液、苦味酸和硝酸酒精溶液浸蚀，用GX71 型光学显微镜和OSL-3100激光共聚焦显微镜分析接头的微观组织与形貌