Ti3SiC2陶瓷与Fe扩散连接界面的结构及性能

来源 :安徽工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mqzhen1987
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
Ti3SiC2陶瓷具有良好的热性能、高强度、低密度易于加工等优点,从而得到了许多学者的广泛关注。但是由于Ti3SiC2陶瓷材料具有脆性、难以制备大尺构件的问题,极大的限制了它的应用。将其与其它金属材料连接可以得到大尺寸和较为复杂的构件,满足了工业生产的需要,在很大程度上扩大Ti3SiC2陶瓷材料的应用范围。但是Ti3SiC2陶瓷材料与金属的物理、化学、力学性能上存在着极大差异,很难得到理想的连接界面,因此研究Ti3SiC2陶瓷材料与金属的连接具有重要的实际意义。本文采用扩散连接的方法实现Ti3SiC2陶瓷材料与Fe的连接。利用XRD、SEM、EDS以及剪切性能测试等手段研究Ti3SiC2陶瓷与Fe扩散连接的界面结构、界面反应机理和接头强度,分析不同连接工艺参数对Ti3SiC2陶瓷与Fe接头剪切强度的影响规律。研究结果表明:(1)在压力10-20 MPa、温度850-1050℃、时间60-120 min的工艺条件下实现Ti3SiC2陶瓷与Fe的连接。在Ti3SiC2陶瓷与Fe界面生成Fe3Si、TiCx、Fe2Ti和FeSi2Ti二元、三元化合物,形成了Fe(Si)/TiCx+Fe3Si/Fe2Ti+FeSi2Ti+Fe3Si+TiCx+Ti3SiC2/Ti3SiC2的界面结构,这种界面结构的厚度随扩散温度升高和扩散时间的增长而增大。(2)Ti3SiC2陶瓷与Fe连接界面反应层生长速率随着温度的增加而增大,且界面反应层生长满足抛物线规律。在10 MPa和20 MPa压力下,Ti3SiC2陶瓷与Fe连接界面反应层激活能分别为Q1=240 kJ/mol和Q2=287 kJ/mol,界面反应层生长公式X2=4.4×10-3exp(-240/RT)t和X2=2.8×10-4exp(-287/RT)t。(3)工艺参数对Ti3SiC2/Fe接头强度的影响规律:当保温时间在120 min条件下,随着连接温度从850℃增加到1050℃,接头平均剪切强度值先逐渐增加后降低,在950℃时获得最大的剪切强度值为51 MPa;在连接温度950℃的条件下,随着保温时间从60 min增大到120 min,接头的平均剪切强度值先增加后逐渐降低,在90 min时接头剪切强度取得最大值为60 MPa;而连接压力对接头剪切强度的影响是正相关。确定本实验最佳连接条件是20 MPa、950℃、90 min,得到接头剪切强度值为60 MPa。(4)对Ti3SiC2/Fe接头的剪切断口分析发现,当连接温度和时间较小时,界面反应层较薄,冶金结合强度不高,接头断裂位置主要发生在反应薄弱的界面中间层和金属Fe的界面上;连接温度、时间和压力适中时,界面反应较为充分,接头结合强度高,剪切断裂的位置发生在Ti3SiC2陶瓷与界面反应层之间,对应的接头断裂强度较高。
其他文献
液压驱动型足式机器人有着优异的未知非结构环境适应能力和运动性能,现已成为各国的研究热点。机器人实际运动时,足端与环境之间不断的发生接触、碰撞和冲击,为避免所携带的
电子绘本是集文字、图画、动画、声音等内容集于一体的新型阅读产品。如今,随着信息技术的发展,电子绘本资源日益丰富,电子绘本也被逐渐运用于幼儿的阅读指导活动中。电子绘本的设计与运用对幼儿阅读指导活动具有重要意义,但教师设计和运用电子绘本的意识和能力有待提高。本研究旨在通过行动研究法来探讨电子绘本的设计与运用对幼儿阅读教学所产生的作用。研究对象为某一中班的幼儿。研究中,将幼儿随机分为两组,并对两组幼儿轮
氧化锌(ZnO),室温条件的稳定结构状态为六角铅锌矿结构,II-VI族半导体材料,具有优秀的物理化学性质,因为其优秀的量子转换效率和光催化性能,在染料敏化太阳能电池和光催化剂等
GH4033是镍基高温合金,因其具备较好的高温强度(700~750℃)、杰出的抗氧化性(~900℃),以及杰出的机械加工性能和热加工性能,被广泛应用于涡轮叶片、涡轮盘以及航空飞行器的零
炼钢、连铸、热轧工序是钢铁生产过程中的主要工序,之间呈现顺序加工关系。由于炼钢-连铸和热轧工序间的生产节奏不一致,导致大量连铸坯在板坯库中滞留,温度大幅下降,需要通
在对生物特征进行识别时,人脸特征由于其特有的友好性而有着天然的优势,然而目前一些正确识别率高的支持向量机(SVM)分类器、支持向量数据描述(SVDD)分类器、深度学习分类器
气体污染对人体健康安全构成巨大威胁,致使人们投入了大量精力和资金用于气体检测、监测和预警传感器的研发。基于金属氧化物半导体的电阻型气体传感器因其具有制造简便,响应
氧化锆陶瓷由于具有良好的高温导电性、低的热导率、强度高、热稳定性好、耐磨性耐腐蚀性好等优点,被广泛应用于固体氧化物燃料电池、功能陶瓷、氧传感器、高温隔热材料等领
薄板上裂纹等缺陷的检测成像对高压容器、航空器、核反应堆及其他板状结构的健康监测是非常重要的。针对薄板上裂纹超声检测成像的困难,利用弯曲波进行检测可望成为一种重要
水力压裂微地震监测是在地下岩石断裂或地层错动而产生的声发射现象的基础上建立的一门学科。随着微地震定位算法的不断提出与改进,微地震监测技术得以快速发展、成熟。目前