TC4与93W合金热等静压扩散连接技术研究.pdf

学兔兔 俘搞 试验研究 TC4与 93W 合金热等静压扩散连接技术研 究 中国工程物理研究院材料研究所(绵阳市 621900) 程 亮 李 强 李启寿 何 林 摘要 以KOVAR合金作为中间过渡层材料，应用扩散连接技术 ，在热等静压机 内对 w．Fe．Ni合金与Ti-6A1． 4V合金进行扩散连接。采用 SEM对连接界面的元素分布进行了分析，并测试了连接件的抗拉强度。结果表明，采 用 140MPa，980oC，30min热等静压工艺、KOVAR合金为过渡层材料，可实现w．Fe．Ni合金与Ti-6A1-4V合金冶金 结合，抗拉强度为 190MPa。 关键词： W-Fo-Ni合金 TC4合金 热等静压 扩散连接 中图分类号： TG453 热剪切非常敏感，采用热等静压工艺制备的85％W 一 0 前 言 15％(Ti-l5Al4V)和90％W一10％(Ti-l54V)复合材料 如何改善高密度钨合金穿透深入程度是当前研发 的穿透深入程度较常规W．Ni．Fe有所提高。 新型钨合金材料的热点和难点。_l-4]。近年来，美 国及 研究以KOVAR合金为过渡层，采用热等静压方法 欧洲一些国家均投资大量资金对新型高穿透深度钨合 实现钨铁镍合金与钛合金的扩散连接，分析连接界面 金材料的研制 ¨ J。20世纪7O年代 以来 ，较高穿透深 微观组织和形貌 ，测试连接件的抗拉强度 ，研究结果可 人材料主要采用钨合金和贫铀合金。贫铀合金具有优 为研发高绝热剪切敏感性的新型钨合金复合材料提供 异的自锐性能，但考虑到其低剂量辐射对环境的污染 试验参考。 问题，其发展基本上处于停滞状态。当前 ，钨合金为最 1 试验材料和方法 有希望替代贫铀合金的材料 ，但其在穿透过程中容易 形成蘑菇头而不能产生很好的绝热剪切带，极大的影 1．1 试验材料 响了其实际应用。 采用 自行研制的w．Fe—Ni合金，合金成分如表所 1 国内外大量研究结果表 明，绝热剪切敏感性与材料 所列，钛合金牌号为 TC4，相关性能指标如表 2所列。 的成分密切相关，因而通过制备新基体成分的钨合金材 过渡层材料为KOVAR合金，厚度45Ixm，牌号为4J34， 料使钨合金弹具备绝热敏感性，并赋予弹芯材料优于或 合金成分如表 3所列。 相当于贫铀合金性能成为可能 J。钛合金在高应变速 表 1 W-Fe—Ni合金成分 (质量分数。％) 率下具有较高的绝热剪切敏感性。美 国(USArmyAber- deenProvingGround)的试验研 究 表 明 J，钛合金 (如Ti-l5Al4V)具有低的质量热容、高强度等特点，对绝 表2 TCA 合金性能 1．2 样 品处理 圆柱体，将 WFe—Ni合金、TC4合金、KOVAR合金端面 将钨合金与TC4合金机械加工成+20mm~40mm 逐级抛光打磨至23 m，在酒精中超声清洗 30min，并 用高纯氩气吹干，将样品置于不锈钢包套 内，在500oC， 收稿 日期 ：2015—02—26 1．0×10～Pa，180min条件下真空除气；采用氩弧焊封 基金项 目：国家 自然科学基金青年基金资助项 目 焊并用氦质谱仪进行检漏 ；在热等静压机 内进行热等 1