TC4/ZQSn10-10扩散连接接头残余应力的数值模拟

吉林大学学报(工学版)

TC4/ZQSn10-10扩散连接接头残余应力的数值模拟

黄达¹，赵熹华¹，宋敏霞¹，冯吉才²

1.吉林大学材料科学与工程学院，长春 130022； 2.哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室，哈尔滨 150001

收稿日期:2006-11-15 修回日期:1900-01-01 出版日期:2007-09-01 发布日期:2007-09-01
通讯作者: 赵熹华

Finite element modeling of residual stresses in the diffusion
bonding joints of TC4/ZQSn10-10

Huang Da¹，Zhao Xi-hua¹，Song Min-xia¹，Feng Ji-cai²

1.College of Materials Science and Engineering, Jilin University, Changchun 130022, China; 2.National Key Laboratory of Advanced Welding Production Technology, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001,China

Received:2006-11-15 Revised:1900-01-01 Online:2007-09-01 Published:2007-09-01
Contact: Zhao Xi-hua

摘要/Abstract

摘要： 对TC4/ZQSn1010异种材料扩散连接接头处的残余应力分布进行了有限元模拟，并结合组织和应力分布讨论了接头的断裂原因。结果表明，TC4/ZQSn1010接头的最大残余应力出现在金属间化合物Cu3Ti2上，导致裂纹在Cu3Ti2上萌生；最大剪应力也出现在Cu3Ti2上，最大剪应力的存在使裂纹得到扩展，最终导致接头断裂。通过填加中间层Cu可以缓解接头处的应力分布，使接头强度达到192 MPa，相当于铜合金母材强度的80%以上。

关键词: 材料合成与加工工艺, 钛合金/铜合金扩散连接, 残余应力, 有限元数值模拟, Cu中间层

Abstract: The residual stress in the the diffusion bonding joint of TC4/ZQSn1010 was simulated by finite element modeling (FEM), and the reasons of the joint fracture were analyzed. The simulation results show that the maximum residual stresses concentrate within the brittle metallic compounds Cu3Ti2, where is the position of crack initiation. The maximum shear residual stress , which makes the crack propagate and finally results in the fracture of the joints, also occurs within the Cu3Ti2 phase. The residual stresses are reduced by a Cu interlayer and hence the tensile strength of the joints increases to 192 MPa(above 80% that of the matrix Cu alloy).

Key words: materials synthesis and processing technology, diffusion bonding of Ti alloy/Cu alloy, residual stresses, finite element modeling, Cu interlayer

中图分类号:

TG457.1

黄达，赵熹华，宋敏霞，冯吉才 . TC4/ZQSn10-10扩散连接接头残余应力的数值模拟[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(05): 1078-1082.

Huang Da，Zhao Xi-hua，Song Min-xia，Feng Ji-cai . Finite element modeling of residual stresses in the diffusion
bonding joints of TC4/ZQSn10-10[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(05): 1078-1082.

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