Wpływ docisku na mikrostrukturę i własności mechaniczne połączeń wykonywanych pomiędzy tytanem a stalą austenityczną za pośrednictwem aluminium

Lutowanie dyfuzyjne zostało wykonane pomiędzy tytanem (Grade 2) a stalą austenityczną (X5CrNil8-10) z wykorzystaniem foli aluminiowej o grubości 120 pm. Lutowanie zostało przeprowadzone w temperaturze 600°C. Czas wytrzymania próbek w piecu wynosił 60 min pod dociskiem 2, 4, 6 oraz 8 MPa. Proces spajania przeprowadzono z zastosowaniem próżni. Wpływ docisku na mikrostrukturę połączenia został przebadany na mikroskopie optycznym oraz elektronowym mikroskopie skaningowym, wyposażonym w mikroanalizator rentgenowski (EOS). Lutowiny różniły się wyraźnie od siebie w zależności od zastosowanego docisku podczas procesu lutowania. Połączenie pomiędzy materiałami skutkuje formowaniem się faz międzymetalicznych na granicach łączonych materiałów. Aluminiowa przekładka skutecznie blokowała dyfuzję pomiędzy tytanem a stalą austenityczną, zapobiegając powstaniu faz między metalicznych z układu równowagi Fe-Ti. Na granicy stali austenitycznej z aluminium wydzieliły się warstwy faz FeAI3 oraz FeJ\\'s Struktura złącza od strony tytanu składała się z warstwy fazy międzymetalicznej TiAI2 oraz nieprzereagowanego aluminium. Badanie wykazało, że docisk jest ważnym czynnikiem do kontroli właściwości mechanicznych połączeń spajanych dyfuzyjnie. Najwyższą wytrzymałość na ścinanie (88 MPa) uzyskano dla próbek przygotowanych przy użyciu najwyższej wartości docisku.

---

In present investigation diffusion bonded joints between titanium (Grade 2) and stainless steel (X5CrNi 18-10) using 120 pm thick aluminum foil as a filler metal were produced at 600°Cfor 60 minutes under: 2,4, 6 and 8 MPa pressure in vacuum. The microstructure was investigated using light optical microscopy and scanning electron microscopy equipped with an energy dispersive X-ray system (EDS) to determine chemical composition of joint. Area of the brazed joints were different from each other depending on the pressure applied during the brazing process. Joining between dissimilar materials results in formation of intermetallic phases in the interface. The aluminum interlayer effectively blocked the diffusion of titanium to stainless steel side, thus prevented from formation of Fe-Ti intermetallic phases on the boundaries of joined materials. The FeAI3 and Fe2AI5 intermetallic layers were observed at the stainless steel-aluminum interfaces. At the aluminum-titanium interfaces TIAI2 intermetallic layer and unreacted aluminum were identified. The investigation shows that the pressure is important factor to control mechanical properties of diffusion bonded joints. The highest shear strength (88 MPa) was achieved for samples prepared using the highest pressure value.