纯钛中间层扩散连接Zr-4接头

低温连接高强度

采用纯钛中间层在比直接连接低70 °C的条件下实现Zr-4合金的高强度连接

Bai, Yujie · 李远星 · Wang, Yao · Liu, Yi · Chaozheng, Zhao · 朱宗涛 · 陈辉

Journal of Materials Processing Technology 2024

参数信息

剪切强度

255 MPa

纳米硬度（hcp-Ti₀.₇Zr₀.₃）

5.65 GPa

纳米硬度（bcc-Ti₀.₅Zr₀.₅）

4.09 GPa

技术优势

连接温度降低70 °C

采用纯钛中间层，在680 °C即可获得良好接头，而直接连接需要更高温度，从而减少变形和热影响。

断裂路径明确

断裂起始于最软的bcc-Ti₀.₅Zr₀.₅相，然后沿界面扩展，最终在hcp层发生横向撕裂，这为优化界面设计提供了依据。

应用场景

• 核燃料包壳连接：降低连接温度，减少包壳变形，保证核燃料元件的尺寸精度。
• 锆合金焊接：提供低温扩散连接方案，避免高温焊接带来的组织粗化和性能下降。
• 扩散连接工艺：引入纯钛中间层，在较低温度下实现可靠连接，拓宽扩散连接工艺窗口。
• 异种金属连接：利用Ti/Zr互扩散形成固溶体，无需熔化即可连接异种金属。