钛及钛合金具有密度低、比强度高、抗腐蚀能力优异等优点，在航空航天、石油化工及核动力领域有广泛应用。但是，由于钛的弹性模量低、抗蠕变能力差，钛及钛合金价格昂贵也使其在应用中受到了限制。钛和钢铁材料结合起来能充分发挥两种材料在性能与经济上的互补优势，具有广阔的应用前景。采用表面纳米化的方法来提高原子间的扩散在国内外已有大量的研究。本文采用高能喷丸对TA17钛合金和0Cr18Ni9Ti不锈钢进行了表面自纳米化处理，用镍箔中间层对纳米化的钛合金/不锈钢进行脉冲加压扩散连接试验，研究接头界面组织与元素分布特点，以分析表面自纳米化对扩散连接界面结构及微观组织的影响机制，为缩短连接时间、提高接头性能做了基础研究。
实验所用材料为TA17近α型钛合金和0Cr18Ni9Ti不锈钢的棒材，直径为12mm。其中钛合金的热处理状态为热轧后750℃下再结晶退火1h，其化学成分(质量分数,%)为：4.5Al，2.2V，0.01C，0.04Si，0.069Fe，0.023N，0.003H，0.05O，余量为Ti；不锈钢为热轧态，其化学成分(质量分数,%)为：0.04C，0.47Si，0.29Ti，8.37Ni，17.22Cr，1.21Mn，0.02S，0.034P。中间层材料采用纯镍箔，厚度为12.5μm。高能喷丸所用设备为6050型喷丸机。脉冲加压扩散连接实验在GLEEble-1500D热模拟试验机进行。焊前采用酸洗方法(不锈钢：6%HCl,2%HF和92%水，室温，10s；钛合金：80%HNO3，20%HF，100℃，30s)去除表面氧化膜，并用丙酮清洗表面油脂。脉冲加压连接工艺参数：温度850℃，升温和降温速度都为5℃/s，脉冲压力为8～50MPa，脉冲频率为0.5Hz，脉冲次数为40次(时间为80s)，脉冲加压后保温时间为120s。连接后的试样在400℃下退火1h以消除连接残余内应力。采用高能喷丸对TA17钛合金和0Cr18Ni9Ti不锈钢表面自纳米化处理，在850℃下加镍箔中间层对纳米化的钛合金/不锈钢进行了脉冲加压扩散连接，研究表明，表面自纳米化处理有利于Ni原子向钛基体中扩散，促进接头的冶金结合。在相同工艺条件下，利用菲克定律计算得到，纳米化处理后Ni原子在钛基体中的扩散系数为2.94×10-13m2s-1，是在常规粗晶钛基体中的扩散系数(1.46×10-13m2s-1)的两倍。（榕霖）

备注：数据仅供参考，不作为投资依据。