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本文针对物化性能差异较大的难熔金属钼与非金属石墨的连接进行研究,借助现代测试技术对石墨材料做了微观组织及衍射分析,进一步通过高分辨透射分析其石墨化机理,从石墨材料自身考虑其对于异种材料焊接带来的影响;借助电子束焊接技术和压力扩散焊接技术两种典型的焊接方法,对难熔金属钼和难熔非金属石墨进行焊接特性研究,在实验基础上进一步分析其焊接过程的界而反应机理。最终可得出以下结论:
(1)石墨组织在低倍下表现为鳞片状镶嵌于暗色组织,高倍下表现为纤维状组织包覆玫瑰花状组织。石墨中不同形式存在的碳及石墨中存在的缺陷都可为其与异种材料连接提供有利因素。
(2)通过透射及高分辨显微分析,石墨材料中的玫瑰花组织与石墨制备原料中难石墨化炭密切相关,并含有非晶成分。结合包覆现象分析认为,难石墨化炭在石墨化机理中扮演着重要角色。
(3)利用电子束焊接技术在本实验条件参数下无法对钼和石墨进行焊接。利用TLP扩散焊接技术,以Cr/Ni、Cr/Ni/Cu压制薄片、Ti/Zr/Ni粉作中间层,可实现铜和石墨焊合,并具有一定强度。其中以Ti/Zr/Ni粉作中间层时所得接头抗剪强度最大。
(4)上述三种中间层焊接接头组织都有脆性组织出现,不同点在于脆性组织与固溶体的含量和分布不同;焊接接头组织含有的脆性组织、不均匀组织及固溶体组织是影响接头抗剪强度的主要因素。
(5)在添加Cr/Ni混合粉做中间层的钼与石墨焊接过程中,靠近母材部分界面反应遵循快速通道扩散机制,焊缝组元浓度梯度与薄膜源扩散模型相一致,整个焊接过程与TLP焊接机制相一致,包括中间层的熔化(或溶解)、母材溶解和迁移、等温凝固和固相成分均匀化四种过程。