2205/316异种钢瞬时液相扩散焊接头组织及性能研究

作     者：李振豪 

作者单位：河南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈思杰

授予年度：2022年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：316奥氏体不锈钢 2205双相不锈钢 异种钢的焊接 瞬时液相扩散焊 显微组织 力学性能 

摘      要：316奥氏体不锈钢和2205双相不锈钢具有良好的综合性能,目前在石油化工、海洋工程、建筑机械等领域具有广泛的应用。两种钢材的连接结构件对充分发挥不同材料的性能优势、满足不同的介质环境和降低生产成本具有较高的现实生产应用价值。本文采用瞬时液相扩散焊(Transient liquid phase diffusion bonding,简称TLP)双温工艺,试验以Fe基、Ni基、Fe基+Ni基、Ni基+Fe基+Ni基四种形式的非晶箔为中间层材料,通过选择不同的焊接工艺参数,在开放式环境下施以工业氩气保护,对316奥氏体不锈钢管材和2205双相不锈钢管材进行焊接。利用金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、X射线电子衍射仪对焊接接头显微组织、元素分布、拉伸断口形貌进行分析;利用电子万能力学试验机、显微硬度计对焊接接头拉伸强度、显微硬度等力学性能进行测定。研究表明:采用Fe基、Ni基、Fe基+Ni基三种中间层材料时,得到的TLP扩散焊接头在最佳工艺参数下的抗拉强度分别为344 MPa、465 MPa和357 MPa,均低于两种母材的抗拉强度,且接头焊缝和母材边界明显,中间层主要元素与母材互扩散效果较差,不能满足组织性能使用要求。采用Ni基+Fe基+Ni基三层复合非晶箔作为中间层,在不同工艺下进行TLP扩散焊,得到的接头质量明显提高。在最佳工艺参数(焊接温度1205°C,焊接时间240 s)下,接头抗拉强度达到749MPa,断裂方式为韧性断裂,中间层主要元素与母材互扩散充分,母材晶粒跨界面生长,焊缝组织均匀,显微硬度(163 HV0.5)接近316奥氏体不锈钢硬度,实现了两种管材的TLP扩散连接。中间层材料的选择在TLP扩散焊中起关键作用,在选择合适的中间层材料的情况下,通过调整焊接温度、焊接时间等工艺参数才能得到显微组织均匀、力学性能良好的焊接接头。此外,在焊接过程中需严格控制焊前准备、工艺参数等影响因素。本文共图32幅,表9个,参考文献73篇。