Износостойкие пластины, сваренные из разнородных металлов.
Сварка разнородных металлов используется во многих областях промышленности из-за ее различных свойств и играет все более важную роль в современном производстве. Если титан сваривается с износостойкой пластиной, структура износостойкой пластины из титана Ti может сочетать в себе хорошую свариваемость, износостойкость и низкую стоимость износостойкой пластины с низкой плотностью и хорошей износостойкостью титанового сплава, а также в полной мере раскрыть взаимодополняющие преимущества двух материалов в производительности и экономичности. Поэтому износостойкие пластины и разнородная сварка титановых сплавов широко применяются в химической, авиационной и атомной промышленности. Однако из-за различий в физико-химических свойствах износостойкой пластины и титанового сплава на границе сварки легко образуется большое количество хрупких интерметаллидов, и качественные результаты сварки получить невозможно. Поэтому традиционный процесс сварки плавлением не подходит для разнородной сварки износостойких пластин и титановых сплавов. Хотя сварка взрывом успешно используется в композитных износостойких пластинах из титановой стали, она подходит только для заготовок определенной формы и ее трудно широко использовать.
В настоящее время основными методами сварки титановых сплавов и износостойких пластин из разнородных металлов являются диффузионная сварка, электронно-лучевая сварка и лазерная сварка. Лазерная сварка и электронно-лучевая сварка обладают преимуществами быстрого нагрева и охлаждения, большого соотношения глубины и ширины сварного шва и хорошо влияют на образование хрупких соединений при сварке разнородных металлов. Диффузионная сварка представляет собой процесс соединения, близкий к чистому, из-за небольшого градиента температуры, который позволяет получить более однородную структуру.
Во-первых, диффузионная сварка.
Диффузионная сварка относится к методу сварки, при котором две поверхности соединяются посредством ползучести и диффузии контактной поверхности, чтобы закрыть поры на поверхности соединения при высокой температуре и определенном давлении. Прямая диффузионная сварка износостойкой пластины и титанового сплава позволяет добиться более высокого качества сварки главным образом за счет разумного подбора температуры и времени. Оптимальная температура обычно составляет 900 градусов ± 50 градусов, время составляет 30 ~ 60 минут, чтобы обеспечить закрытие пор интерфейса и небольшую толщину соединения Fe-Ti; Давление около 5 МПа, слишком высокое приведет к увеличению остаточного напряжения соединения. σ-фаза, Fe2Ti, FeTi — соединение, легко образующееся при диффундировании и сварке износостойкой пластины и титанового сплава. Прямого контакта между элементами Fe и Ti можно избежать, добавив промежуточный слой, такой как Ni и Cu, а составную фазу Fe-Ti можно уменьшить или ингибировать, образуя менее хрупкие фазы Ni-Ti и Cu-Ti, что может улучшить прочность суставов в определенной степени. Ag в качестве промежуточного слоя позволяет получить пластичное соединение, но его стоимость выше.
Во-вторых, электронно-лучевая сварка.
Принцип электронно-лучевой сварки заключается в использовании тепловой энергии, генерируемой бомбардировкой ускоренным и сфокусированным электронным лучом свариваемой детали, помещенной в вакуум или невакуум. Он обладает характеристиками высокой плотности энергии, быстрой скорости охлаждения и хорошей управляемости, а также может контролировать размер расплавленной ванны и коэффициент плавления двух металлов. Это метод сварки разнородных материалов с уникальными преимуществами. Однако если износостойкая пластина и титановый сплав свариваются непосредственно электронно-лучевой сваркой, в зоне сварки образуется большое количество соединений Fe-Ti, и соединения не могут быть целыми. Необходимо использовать композитный промежуточный слой Cu и CU-V для эффективного подавления образования хрупкой фазы, а также для повышения прочности и ударной вязкости сварных соединений за счет образования твердых растворов. На этой основе плотность мощности, ток луча и скорость сварки регулируются для контроля подвода тепла, а смещение изменяется для получения соответствующего распределения тепла и дальнейшего улучшения качества сварки.
Три, лазерная сварка
Лазерная сварка — это использование излучения лазерного луча высокой интенсивности на поверхности металла за счет взаимодействия лазера и металла, плавления металла и образования сварки. При сварке разнородных металлов износостойких пластин и титановых сплавов лазерная сварка имеет более высокую скорость нагрева и охлаждения, чем электронно-лучевая сварка, и с помощью смещенного луча можно получить прямые сварные соединения определенной прочности, но прочность низкая и колебание массы велико. Результаты сварки, аналогичные электронно-лучевой сварке, можно получить, используя медь в качестве промежуточного слоя.
