电场热处理的铜与不锈钢摩擦焊接头扩散行为

运用电子探针线扫描研究了经焊后电场退火热处理的T2紫铜和1 Cr18 Ni9Ti不锈钢摩擦焊接头焊合区主要合金元素的扩散行为，采用Boltzman-Matano法求解了外加电场对摩擦焊接头Fe元素的扩散系数和扩散激活能的影响。结果表明，紫铜与不锈钢摩擦焊接头焊后电场退火热处理过程中，主要合金元素Fe在焊合区的扩散区比常规热处理时要宽，扩散区宽度随电场强度数值的增大而增大。此外，静电场使热处理过程中摩擦焊接界面Fe元素在600℃时的扩散系数高于常规焊后热处理的摩擦焊接头，使Fe元素在焊接界面处的扩散激活能降低。随电场强度的增加，Fe元素的扩散系数增大，扩散激活能下降。其中，负电场的影响较为明显。     

加热时间对异种钛合金热自压连接界面、原子扩散和接头力学性能的影响（英文）

采用一种新的固相连接方法——刚性拘束热自压连接方法,对纯钛和Ti6Al4V(TC4)钛合金进行固相连接。通过不同加热时间刚性拘束热自压连接界面光学显微镜观察、元素成分能谱分析、显微硬度测试以及接头力学性能测试和断口观察,分析加热时间对纯钛和TC4钛合金异种连接接头界面焊合率、界面元素扩散和力学性能的影响。结果表明:随着加热时间的增加,连接界面高温停留时间、高温区材料体积、热挤压应力作用时间增加,促进界面两侧原子扩散,界面未焊合缺陷数量和尺寸减少,焊合质量提高。界面两侧发生显著的元素扩散现象,TC4合金中Al和V元素扩散至纯钛中,纯钛中的Ti元素扩散至TC4合金中,并随着加热时间增加,Al和V元素在纯钛中的扩散深度增加。加热时间对接头显微硬度分布影响不显著,但显著影响接头的强度和塑性,当加热时间增加至450 s时,可获得综合力学性能较好的纯钛和TC4合金异种材料连接接头。     

镓中间层1420铝锂合金扩散连接界面组织与性能

采用机械加压的方法,在大气环境下开展镓中间层1420铝锂合金扩散连接试验;通过光学显微镜、扫描电镜和剪切强度试验等方法,研究了温度、压力、时间3个参数对界面组织和接头性能的影响规律。结果表明,温度越高,压力越大,时间越长,形成的界面组织越好,接头性能越高,且接头剪切断口形貌表现为越来越多的撕裂带,其规律与普通扩散连接相同。当温度520℃、压力11MPa、时间1h时,接头剪切强度达到81.6MPa。随着温度的增加和时间的延长,在界面附近形成了越来越宽的镓分布层,表明中间层镓沿晶界向母材的扩散距离越来越大,反映出原子扩散进行的越来越充分。但压力对此影响不大。     

Mg/Cu/Al接触反应钎焊工艺及元素扩散行为分析

采用铜中间层对镁合金与铝合金进行了接触反应钎焊,利用SEM,EDS研究了接头的微观形貌及组织结构,并对界面Cu元素的扩散行为进行了分析. 结果表明,铜中间层可有效阻隔镁与铝的接触反应,界面无Mg-Al系金属间化合物生成;相同温度下,Cu原子在Mg元素中的扩散能力远大于在铝中的扩散能力,导致Al/Cu侧在温度低于560 ℃时无法产生有效连接,且温度高于570 ℃时镁合金溶解过多,工艺区间过窄. 在565 ℃保温20 min可实现连接,但抗剪强度仅12.6 MPa. 采用低温长时间保温,随后高温短时加热的工艺可实现Mg/Cu/Al接头有效连接. 在475 ℃保温60 min,560 ℃加热7 min的条件下,接头强度可达31.2 MPa.     

添加Ag中间层的镁铝固相连接研究

以AZ31镁合金和纯铝为研究对象,用电子万能压力机对镁和铝添加Ag片进行连接,并用扫描电镜对Mg/Ag/Al接头界面组织结构进行观察和分析,结果表明,Mg/Ag接头界面结合良好,在扩散区形成Mg3Ag和MgAg金属间化合物,Ag/Al接头未形成扩散层。经计算可知,Mg,Ag在各化合物层的扩散系数随加热温度的升高而增大,而且Mg在2种化合物中的扩散迁移能力强于Ag。     

AZ31镁合金与纯Cu超声波点焊接头组织与力学性能研究

采用超声波点焊实现了AZ31镁合金与纯Cu的连接,并借助扫描电镜、能谱仪和拉剪试验对点焊接头的界面显微组织和力学性能进行了研究。结果表明,接头界面组织主要由Mg和Mg2Cu共晶组成。随着焊接输入能的增加,共晶组织的数量不断增多。接头强度先随着焊接输入能的增加而增大,焊接输入能为1500 J时达到峰值,进一步提高焊接输入能导致接头强度下降。在拉剪载荷作用下,焊接输入能为1500 J的点焊试样沿焊点界面发生脆性断裂,裂纹主要沿金属间化合物扩展。     

表面处理对Al-Li合金胶接性能与耐腐蚀性的影响

目的提高铝锂合金胶接接头的强度与耐腐蚀性能。方法对铝锂合金板采用砂纸打磨、喷砂和磷酸阳极化处理,在表面处理后的基板上铺一层FM94胶,并加压固化,得到单搭接接头。分析不同表面处理后铝锂合金试样的表面形貌、表面粗糙度、表面自由能和表面化学组成,对接头进行湿热环境老化实验,测试湿热老化前后胶接接头的强度,研究揭示不同表面处理方法对胶接接头强度与抗湿热老化能力的影响。结果与砂纸打磨后的试样相比,喷砂与磷酸阳极化处理能显著提高铝锂合金试样的表面粗糙度和表面自由能。同时,经EDS分析发现,阳极化后铝锂合金表面氧元素大量增加。阳极化和喷砂处理后的接头强度分别为37.0、26.8MPa,而简单打磨过后的接头仅为16.4MPa。湿热老化后,磷酸阳极化处理的接头强度仅下降12.2%,而喷砂处理和砂纸打磨处理的接头强度分别下降了30.6%和19.5%。结论磷酸阳极化和喷砂处理均能增大铝锂合金胶接接头的强度,但阳极化处理效果更好,阳极化处理能显著加强接头的耐腐蚀能力,而喷砂处理则对接头的耐腐蚀能力无明显提升。     

热处理对1420铝锂合金化学镀镍的影响

对1420铝锂合金进行固溶及固溶后欠时效、峰时效和过时效处理,并对热处理后的试样进行化学镀镍.结果表明,峰时效处理的铝锂合金试样化学镀镍过程容易进行,化学镀镍后在NaCl水溶液中的耐腐蚀性能有所提高.     

表面毛化不锈钢与纯铝的真空扩散连接

采用冷金属过渡技术(CMT)对不锈钢表面进行毛化,在其表面制备高度为3 mm、分布密度为9个/cm2的毛刺,毛刺中心横向及纵向间距均为3 mm. 研究其与纯铝进行真空扩散连接接头的界面组织和性能,分析不同保温时间对接头组织和性能的变化规律. 结果表明,在扩散连接温度为600 ℃,保温时间为60 min,压力为3 MPa的工艺条件下,表面毛刺刺入铝母材内部,使得表面氧化膜有效去除,接头形成连续的Fe₂Al₅+FeAl₃界面反应层,相比不锈钢与纯铝的直接真空扩散连接,接头拉剪强度显著提高. 此外,在扩散连接温度一定时,随保温时间的增加,反应层厚度增加,接头拉剪强度呈现先增大后减小的变化趋势.     

强磁场下Ni-Cu系原子的扩散行为

采用Cu/Ni/Cu扩散偶研究强磁场对Ni?Cu系原子扩散行为的影响。发现该扩散偶在有、无强磁场条件下退火处理时,Ni?Cu 系原子互扩散过程中的互扩散系数随着互扩散区内 Ni 原子摩尔分数的增加而增加,并且在强磁场条件下退火处理后,所有的互扩散系数均小于相应条件下无磁场处理时的互扩散系数。表明强磁场的施加延迟了Ni?Cu系原子的互扩散行为。分析指出,上述强磁场对原子扩散的延迟行为是通过降低互扩散过程中的频率因子而不是互扩散激活能来实现的。     

1420Al-Li合金冷轧板材的各向异性

通过热处理、拉伸性能测试、金相及电镜观察分析,研究了1420Al-Li合金冷轧薄板的各向异性。结果表明,该合金在力学性能及拉伸断裂特征方面均具有明显的各向异性。经过不同的热处理,合金的各向异性程度不同:固溶水冷样比空冷样的最大强度高,各向异性程度也较明显;空冷样σb各向异性程度随时效时间延长稍有增加。合金呈现明显的各向异性是由于其较高程度的轧制变形组织和时效析出相δ′等因素综合作用的结果。     

直流磁场对7075铝合金组织结构的影响

研究了在直流磁场下凝固的7075铝合金晶内溶质含量及凝固组织的变化。试验结果表明：与未施加磁场的试样相比，经过直流磁场处理后，7075铝合金中Zn、Mg、Cu3种溶质元素在晶粒内部的含量均增加。此外，直流磁场作用下，试样宏观组织的变化不明显，而晶内析出相的形貌和尺寸发生了显著变化，由无磁场时的粗大针状组织变为细小均匀的结构。探讨了磁场的作用机制。认为电磁场作用使得各溶质粒子对基体铝产生了相对运动，这种运动增强了溶质粒子在铝中的扩散，从而导致了晶内溶质含量的增加。     

Cu、Mg对Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金组织性能影响

随着铝合金行业发展,Al-Cu-Mg-Fe-Ni高强耐热型铝合金的需求越来越大。本文主要研究在确保耐热性能的前提下,通过调整合金中Cu和Mg元素的含量,改善组织来提高合金强度,最终通过试验确定最高耐热强度时Cu和Mg元素的含量。     

脉冲磁场对7A04铝合金固溶工艺显微组织和力学性能的影响

通过光学显微镜、扫描电镜、维氏硬度计、万能试验机,研究了脉冲磁场工艺参数对7A04铝合金固溶工艺下显微组织和力学性能的影响。结果表明,脉冲磁场可促进S相的分解并加速其合金元素的扩散,从而得到饱和度更好的固溶体组织。经过脉冲磁场固溶处理60 min后,固溶态7A04铝合金的抗拉强度提升约96 MPa,显微硬度提升约20 HV5,伸长率下降了约0.9%。分析认为,脉冲磁场在7A04铝合金固溶处理过程中,通过降低溶质原子的扩散激活能而提高扩散系数,加速了固溶过程,从而缩短了固溶时间。     

1420铝锂合金激光焊接气孔形成机理

1420铝锂合金与传统的2000、7000系列铝合金相比，密度低12％，弹性模量高8％左右，具有优异的抗腐蚀性和高温性能。激光焊接作为一种快速高效的焊接方法，在焊接1420铝锂合金时存在一个问题，即具有严重的气孔倾向。针对1420铝锂合金激光焊接中气孔产生的原因进行了比较系统的分析。分析认为，表层物质是焊接过程中氢的主要来源，一定要采用适当的方法进行彻底的清除，而Mg、Li等合金元素不仅增加了熔池吸氢倾向，还增加了匙孔末端的不稳定性，应该采用合适的熔透模式，改善熔池的流动，将这种不稳定性降到最低。     

Al/Ni异种金属超声波点动焊接工艺及界面组织分析

对1060铝合金和N4镍合金异种金属进行了超声波点动焊接,优化了焊接工艺,分析了接头界面组织,焊接接头组织微观形貌和力学性能.结果表明,超声波焊接能够实现1060铝合金和N4镍合金异种金属的有效连接,能够得到韧性和强度都很高的焊接接头;确定了铝镍异种金属超声波焊接的焊接工艺参数为焊接压力25.2~36.0 MPa,焊接时间75~85 ms;当焊接压力为32.4 MPa,焊接时间为85 ms时,抗剪强度超过铝侧母材.焊接接头界面的XRD和EDS分析结果表明,接头界面存在由Al,Ni两种元素互扩散而形成的2 μm厚的反应扩散层.     

时效处理对铝合金A6061与碳纤维增强热塑性复合材料激光连接接头的影响

采用激光直接连接技术对铝合金(A6061)与碳纤维增强热塑性复合材料(Carbon Fiber Reinforced Thermal Plastic,CFRTP)进行连接,以接头抗拉强度作为评价指标,确定连接参数的影响规律及最优连接工艺。采用时效处理的方法提高接头连接强度,研究时效处理参数对拉伸强度的影响,揭示最优工艺参数下接头的连接机理。结果表明:发现连接界面中存在氧元素,并存在元素扩散,时效处理显著提高了CFRTP与A6061的接头强度,约为未时效处理的2倍,时效处理后界面连接紧密。     

添加合金元素对改善快速凝固铝锂合金性能的作用

通过研制Al 2 .5Li,Al 2 5Li 0 2Zr,Al 2 5Li 1 2Mg 0 2Zr,Al 2 5Li 1 6Cu 1 2Mg 0 2Zr4种成分的快速凝固铝锂合金 ,研究了逐步添加合金元素Zr,Mg ,Cu对合金力学性能的影响。结果表明 :在快速凝固铝锂合金中逐步加入少量合金元素Zr,Mg ,Cu后 ,合金强度逐步增加 ,而延伸率无明显变化 ,这有助于强化合金基体和阻碍合金基体的剪切型断裂 ,有助于改善合金的综合力学性能 ,其中Al 2 5Li 1 6Cu 1 2Mg 0 2Zr合金综合力学性能最优 ,其密度、强度、塑性等都全面达到了国家高技术项目的技术指标。     

磁场对AZ80镁合金凝固组织的影响

研究了在直流磁场及频率为10 Hz、30 Hz交流磁场作用下AZ80镁合金凝固组织、合金元素在晶内含量及合金硬度的变化。结果表明,AZ80镁合金经交流磁场处理后,晶粒明显细化,晶界变窄,夹杂物的尺寸显著减小;经直流磁场处理后,晶粒大小没有明显变化,但晶界变窄,夹杂物的尺寸减小。无论经交流磁场还是直流磁场处理后,Al和Zn在晶粒内部的含量均比未经磁场处理有了明显增加。此外,经磁场处理后,合金硬度有一定程度的提高。初步阐明了这些现象产生的原因。