添加Mo-Ti-Zr填充层的钼镧钇合金电子束焊接特性分析

为了研究TZM合金(Mo-0.5Ti-0.1Zr)填充层对钼镧钇合金电子束焊接性的影响,分析了焊接接头显微组织和力学性能。结果表明,钼镧钇合金直接电子束焊接接头焊后产生贯穿裂纹,而填加TZM合金后,实现了钼镧钇合金的有效焊接。Zr元素的加入降低了Mo的氧化物在晶界处的聚集程度,提高了晶界结合强度;接头各区域显微硬度不同,焊缝区显微硬度与母材相当,为270～290 HV,两侧热影响区显微硬度最低。添加TZM合金后,钼镧钇合金电子束焊接接头抗拉强度明显提高,拉伸断裂发生于焊缝区,为脆性沿晶断裂模式。     

钎焊时间对TZM合金与ZrCp-W复合材料接头界面组织及性能的影响

采用Ti-28Ni（质量分数,%）钎料在1 040℃实现了TZM合金与ZrC_p-W复合材料的真空钎焊连接,分析了钎焊时间对TZM合金与ZrC_p-W复合材料接头界面组织及力学性能的影响.结果表明,钎焊接头的典型界面结构为TZM/Ti（s,s）/Ti₂Ni/（Ti,Zr）C+W（s,s）/ZrC_p-W,钎缝宽度随保温时间的延长而增大,其中Ti（s,s）层的厚度没有变化,Ti₂Ni层厚度略有降低,而扩散层厚度随保温时间的延长稍有增加.当保温时间为10 min时,接头获得最大抗剪强度值120 MPa,接头断裂发生在TZM母材.     

W6高速钢/16Mn钢电子束焊接接头组织及性能分析

高速钢作为一种高硬度、高耐磨性和高耐热性特殊工具钢,应用于刀具、模具及特殊结构件上时,往往需要结合异种钢使用. 但高速钢焊接工艺研究仍不成熟,焊接中产生的裂纹与碳化物缺陷是制约高速钢应用的主要因素. 文中通过对W6Mo5Cr4V2高速钢与16Mn钢预置镍填充层后进行电子束焊接. 结果表明,镍中间层的引入有效的抑制了高速钢侧热影响区的开裂,接头呈不对称“漏斗形”. 焊缝组织主要由镍基固溶体与少量M₂C碳化物构成,焊缝中无马氏体组织,其焊缝平均硬度为185 HV;接头抗拉强度达到378 MPa,为16Mn侧母材抗拉强度的75%. 拉伸断口断裂于距W6侧熔合线0.8 mm处的热影响区,为准解理断裂.     

一种新型镍基耐蚀合金焊接接头的组织与力学性能

测试一种新型镍基耐蚀合金(X-2#)手工氩弧焊接接头的拉伸性能和硬度,并结合OM,SEM和EDS等技术研究焊接接头的组织和性能.结果表明,X-2#合金焊接接头焊缝区为铸态组织,熔合区从基体到焊缝金属组织过渡良好,热影响区没有晶粒明显粗化现象,母材晶粒尺寸约为65 mm,有利于接头的焊接.新合金焊缝区的Vickers硬度小于基体,但焊缝重熔区的硬度由于等轴晶数量增多而变大.合金中W和Mo等固溶强化元素及Al和Ti沉淀强化元素使X-2#合金焊接接头具有较好的高温强度及热稳定性.合金焊接接头室温与高温下的抗拉强度均低于母材,焊接系数η大于88%,焊缝区为接头最薄弱环节,拉伸断口均为韧性断口,断裂机制为正断与剪切断的混合断裂.     

93W/Ni/Mo1接头的等离子活化扩散焊接研究

利用等离子活化技术对93W/Ni/Mo1进行真空扩散焊接,用剪切强度和显微硬度表征焊接接头的力学性能,对焊接界面和接头断口物相及微观结构进行表征分析。结果表明,焊接温度低于800℃时,焊接界面有孔洞,焊接温度高于800℃时,焊接界面良好。焊接接头的剪切强度随着焊接温度的升高先升高后降低,在焊接温度为800℃时接头强度最大为100.2 MPa。焊接温度低于800℃时,焊接界面发生扩散形成固溶体;焊接温度高于800℃时,Ni/Mo1界面生成MoNi高硬度金属间化合物,降低焊接接头结合强度。93W/Ni/Mo1焊接接头的断裂破坏主要发生在Ni/Mo1扩散界面。     

Ti-22Al-24Nb-0.5Mo粉末合金的制备及电子束焊接

采用预合金粉末热等静压工艺制备了Ti-22Al-24Nb-0.5Mo(原子分数,%)粉末合金,对Ti-22Al-24Nb-0.5Mo粉末合金环坯和板坯进行电子束焊接.采用OM,SEM,EPMA和X射线三维成像技术对焊接接头的微观组织进行表征,研究了焊后热处理对焊接接头显微硬度、拉伸性能和持久性能的影响.结果表明,热等静压温度显著影响Ti-22Al-24Nb-0.5Mo粉末合金的孔隙分布.在1030oC热等静压成型的粉末环坯经980oC,2 h,真空炉冷热处理后表现出较好的可焊性.焊接接头熔合区、热影响区和母材的化学成分均匀,虽然显微组织差异明显,但是显微硬度无明显区别.拉伸及持久性能测试试样皆断裂于熔合区.焊接接头熔合区存在大量的显微孔隙是焊接接头发生断裂的失效机制.焊后热处理可以减少焊缝处的显微孔隙数量,从而提高焊接接头塑性及高温持久寿命.     

Q235B/304复合板焊缝元素扩散分析与性能研究

采用SMAW焊接Q235B/304双金属复合板。利用光学显微镜和EDS分析焊接接头显微组织及合金元素分布,测试焊接接头力学性能。结果表明,焊缝组织主要为奥氏体和少量δ铁素体。碳钢侧熔合线附近C元素发生了少量扩散,Mo元素稀释明显,Cr元素有少量稀释,Ni元素未出现明显稀释。THNi317-THA062焊缝金属扩散层及不锈钢侧焊道未出现明显的C元素扩散和合金元素稀释。焊接接头平均抗拉强度为501 MPa,焊缝和热影响区冲击功分别为129 J和65 J,焊接接头各区硬度均低于350 HV_(10),满足技术指标和使用性能要求。     

PM-TZM钼合金电子束焊接特性

为研究PM-TZM钼合金电子束焊接特性,对其进行了电子束焊接试验,分别对接头显微组织及力学性能进行了分析. 结果表明,PM-TZM钼合金电子束焊缝呈“钉状”几何特征,熔合线附近有链状气孔出现. 焊缝区由粗大的等轴晶及柱状晶组成,热影响区晶粒相比于母材明显长大. 接头各区域硬度值不同,焊缝区硬度与母材相当,硬度最低值出现在两侧热影响区.PM-TZM合金电子束焊接接头有较大的性能损失. 接头室温最高抗拉强度378 MPa,为母材抗拉强度的47%,1 000℃抗拉强度168 MPa. 接头拉伸断裂均发生于焊缝区,呈典型的脆性解理断裂特征.     

Al-Cu-Li合金搅拌摩擦焊接头的微观组织和力学性能

采用搅拌摩擦焊方法对2mm厚的Al-Cu-Li合金轧制板进行了焊接.接头内形成了焊核区、热机影响区和热影响区.焊核区由细等轴再结晶组织构成;热机影响区内的组织发生较大的弯曲变形,并在热循环的作用下发生了回复反应;热影响区形成了粗大的板条状组织.实验结果表明:在200mm/min的焊接速度下,接头的拉伸强度最高,达到393MPa,断裂形式为韧性和脆性的混合型断裂;在500mm/min的焊接速度下,接头强度为267.7MPa,断裂形式为脆性断裂.     

铝锂合金瞬间液相扩散连接接头的性能

采用纯Zn箔作中间层，对2195铝锂合金进行瞬间液相扩散焊(TLP),采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、显微硬度计和万能试验机等研究了焊接温度对接头的显微组织、元素扩散、物相以及力学性能的影响。结果表明：随着焊接温度的升高，接头焊缝处元素扩散更充分，组织更均匀，但焊接温度过高时，焊缝处会出现母材过烧和晶粒粗大的现象；接头焊缝处物相主要由Al、Al_0.71Zn_0.29和CuZn₂金属间化合物组成；随着焊接温度的升高，接头显微硬度总体呈下降趋势，剪切强度呈先上升后下降的趋势，当焊接温度为560℃时，接头剪切强度最大，为96.7 MPa。     

Ni-Ti 钎料高温钎焊TZM晶间渗入行为研究

采用SEM,EDS,XRD和力学试验机等分析测试方法,研究了Ni-Ti钎料对TZM合金钎缝组织和性能的影响。结果表明：Ni-Ti钎料可实现TZM的高温真空钎焊连接。Ni-13.7Ti/TZM界面区,母材中的Mo与钎料中的Ni形成MoNi相,是钎料与TZM形成冶金结合的主要原因。TZM/Ni-44Ti/TZM界面区Ni-44Ti钎料中的Ti与Mo反应,Mo-Ti固溶体,使钎料和TZM形成冶金结合。Ni-44Ti钎料钎焊TZM合金产生严重晶间渗入现象。降低钎料中Ti的含量,晶间渗入和母材溶蚀现象大幅减弱;TZM/Ni-13.7Ti/TZM钎焊接头剪切强度193MPa,TZM/Ni-44Ti/TZM钎焊接头剪切强度167MPa,晶间渗入使钎缝强度降低,降低钎料中的Ti含量,钎焊接头强度提高。     

Vacuum brazing of TZM alloy to ZrC particle reinforced W composite using Ti-28Ni eutectic brazing alloy

Reliable brazing of TZM alloy and ZrC particle reinforced (ZrC_p) W composite was achieved in this study by using Ti-28Ni eutectic brazing alloy. The typical interfacial microstructure of TZM/Ti-28Ni/ZrC_p-W brazed joint consisted of a Ti solid solution (Ti(s, s)) layer, a continuous Ti₂Ni layer and a diffusion layer mainly composed of W particles and (Ti, Zr)C particles. With an increase of brazing temperature, more ZrC particles and W particles entered the molten brazing alloy, which broadened the brazing seam and diminished the Ti₂Ni layer, resulting in the disappearance of the Ti₂Ni layer eventually. Meanwhile, more Ti(s, s) stripes were observed on the TZM side. The presence of continuous Ti₂Ni intermetallic phase and Ti(s, s) stripes structure in joints deteriorated the joining properties, which resulted in the formation of brittle fracture under shear test. In addition, the fracture path was related to the brazing temperature, and cracks initiate and propagate in the continuous Ti₂Ni layer at lower temperatures. However, the fracture path tended to be located at the TZM substrate close to the interface between TZM and the brazing seam when the brazing temperature exceeded 1040 °C. The optimal room temperature shear strength reached 120.5 MPa when brazed at 1040 °C for 10 min and the fracture surface exhibited cleavage fracture characteristics, and the shear strength at high temperature of 800 °C for the specimens with highest shear strength at room temperature reached 77.5 MPa.     

工艺参数对可伐合金/DM308钼组玻璃激光焊接接头结合性能的影响

采用YLS-6000型光纤激光器对可伐合金4J29与钼组玻璃DM308进行激光焊接,研究了工艺参数对接头强度和界面结构的影响,分析了界面元素扩散行为. 结果表明,激光功率为700～800 W,焊接速度为4.5 mm/s,离焦量为0时,接头抗剪强度达到最大值,为10.97 MPa;4J29/DM308激光焊接头界面结合良好,存在反应层,分界线清晰可见. 玻璃侧有大量气孔产生,界面某些部位存在少量气孔,导致产生微裂纹;在高温条件下,元素扩散越均匀,界面反应生成Fe2SiO4越多,接头强度越高.     

V4Cr4Ti合金和RAFM钢的热等静压扩散连接及其界面特性

低活化铁素体/马氏体(reduced activation ferritic/martensitic,RAFM)钢及钒合金被认为是未来核聚变反应堆第一壁的候选结构材料,性能各有优劣,可满足近中期应用要求. 采用热等静压技术在温度800 ℃、等静压压强150 MPa和保温时间2 h下实现V4Cr4Ti合金和CLF-1钢的固态扩散连接,对其界面微观组织、元素扩散特征以及抗剪强度进行了分析. 结果表明,CLF-1钢在距离连接界面120 μm区域内出现脱碳层,而V4Cr4Ti合金侧存在宽度约1.5 μm的高硬脆碳化物层;V4Cr4Ti合金/CLF-1钢连接界面无缺陷,接头室温抗剪强度最高达238 MPa. 断口分析表明,断裂发生于靠近V4Cr4Ti合金侧的高硬脆碳化物层,断口表现出整体韧性,局部脆性断裂的特征.     

Mo-Si-B三元系中T2相合金制备及其室温力学性能

通过放电等离子烧结(SPS)制备T2(Mo5SiB2)相合金,并采用SEM、XRD及压痕、压缩和三点弯曲等实验对合金的微观组织和室温力学性能进行表征。结果表明:SPS法以独特的等离子活化烧结方式制备出纯度高、致密且晶粒细小的T2相合金。该合金在室温压缩下几乎没有塑性变形,抗压强度为2907MPa;维氏硬度为17.86GPa,压痕法测得的断裂韧性为3.23MPa·m1/2,与三点弯曲法测得的3.34MPa·m1/2接近,沿{001}面发生解理断裂。共价键交替排列,是T2相室温脆性、高强度、高硬度的根本原因。     

Vacuum diffusion bonding of Ti2AlNb alloy and TC4 alloy

The Ti₂AlNb alloy was joined with TC4 alloy by vacuum diffusion bonding. The relationship between bonding parameters, and joint microstructure and shear strength was investigated. The results indicated that the diffusion of Al, Ti, Nb and V elements across bonding interface led to the formation of three reaction layers: B2/β layer and α₂ layer on the TC4 side, and α₂+B2/β layer on the Ti₂AlNb side. The bonding temperature determined the atomic activity, thus controlling the growth of reaction layers and influencing the shear strength of the joint. When the Ti₂AlNb alloy and TC4 alloy were bonded at 950 °C for 30 min under 10 MPa, the shear strength of the joint reached the maximum of 467 MPa. The analysis on the fracture morphology showed that the fracture occurred within the B2/β layer and the fracture model was ductile rupture. Meanwhile, the formation mechanism of the Ti₂AlNb/TC4 joint was discussed in depth.     

Microstructure and performance of graphite/TZM alloy joints with different interfacial structures formed by vacuum diffusion bonding

Dissimilar joints of graphite and TZM alloys were obtained via vacuum diffusion bonding with a Zr interlayer. The influence of interfacial structure on the microstructure and mechanical properties of graphite/TZM alloy joints were investigated. The microstructure and compositions on the interface were observed and analyzed, and the tensile shear strength of the joints were evaluated. The interfacial morphologies showed good metallurgical combination with no apparent defects. A transition layer with a width of approximately 200 μm was formed. The interface products were squeezed into triangular grooves in the graphite, forming a serrated structure in the joint with a triangular groove structure. The microstructures in the transition layer were Mo₂Zr, ZrC and solid solution. Some eutectic penetrated into the porous graphite pores of the adjacent graphite matrix, forming an island-like morphology. The welding mechanism was consistent with transient liquid phase bonding. The interfacial shear strength of the joint with a triangular groove structure could reach 38 MPa, which was higher than that of graphite. Fracture occurred partly in the graphite and partly in the transition layer. The serrated structure between the graphite and the transition layer effectively improved the bonding strength.     

纳米ZrB2粉体放电等离子烧结制备ZrB2基超高温陶瓷的系统研究

本文采用纳米ZrB2粉体系统研究了ZrB2基超高温陶瓷的放电等离子烧结行为。由于采用纳米粉体,单相ZrB2在1550℃的低温下即发生快速的致密化烧结。ZrB2-SiC陶瓷经1800℃放电等离子烧结后可实现完全致密化,并且材料的弯曲强度高达1078±162 MPa。在1700℃采用放电等离子烧结成功制备了ZrB2-SiC-Cf复合材料,材料断口表现出明显的纤维拔出现象,导致其具有高的断裂韧性值(6.04 MPa·m1/2)和非脆性断裂的模式。同时,ZrB2-SiC-Cf复合材料具有很高的临界热冲击温差（627℃）,表明该材料具有优异的抗热冲击性能。     

Transient liquid phase diffusion bonding of copper alloy to stainless steel using CuMn alloys as interlayer

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＣｕＡｌＢｅａｌｌｏｙｉｓａｎａｔｔｒａｃｔｉｖｅｓｈａｐｅｍｅｍｏｒｙａｌｌｏｙｕｓｅｄｉｎｍａｎｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｄｕｅｔｏｉｔｓｈｉｇｈｓｐｅｃｉｆｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈ,ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｄａｍｐｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｙａｓｗｅｌｌａｓｇｏｏｄｓｈｏｃｋａｂｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄａｎｔｉｎｏｉｓｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ[1～3].Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｐｒｅａｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｔｉｓｄｅｓｉｒ…     

TiNi形状记忆合金与不锈钢的瞬时液相扩散焊

采用AgCu金属箔作中间过渡层,对TiNi形状记忆合金与不锈钢进行了瞬时液相扩散焊,分析了接头的显微组织、元素分布和物相组成等,研究了接头的抗剪强度和断裂方式。结果表明:接头界面区由TiNi侧过渡区,中间区,不锈钢侧过渡区组成,主要相分别为Ti(Cu,Ni,Fe),AgCu,TiFe等。连接温度为860℃,保温时间为60min,连接压力为0.05MPa时,接头最大抗剪强度为239MPa。断裂发生在TiNi母材和AgCu中间层扩散界面上,断口为混合断裂形貌。通过中间层等温凝固过程动力学模型,结合界面形貌和元素扩散分析,认为TiNiSMA与不锈钢异种材料瞬时液相扩散焊过程存在明显的非对称性。