钛-钢扩散复合界面组织与结合强度

将钛管、钢管利用冷拔-内压扩散法制备了内包覆钛-钢复管。用扫描电镜、能谱分析、X-光衍射和拉剪试验等方法，研究了扩散退火温度与时间对钛-钢扩散复合界面附近组织、成分和界面剪切强度的影响。结果表明，该制备方法可使钛～钢实现冶金结合；界面剪切强度随扩散温度升高先增加后减小；750—800℃×0．5h扩散退火界面剪切强度最高，可达210MPa左右；扩散退火中Fe、Ti原子发生了互扩散；界面上有TiC形成；750℃×0．5h扩散退火试样断VI未检测到TiFe、TiFe2相；900—950℃×0．5h扩散退火钢侧出现柱状晶区，钛侧出现无晶界晶区与针状马氏体晶区。     

碳钢/不锈钢的瞬间液相扩散复合

用扫描电镜、能谱分析等方法,研究了H62黄铜为中间层的20钢/304不锈钢瞬间液相扩散复合后结合区的组织、成分与性能。结果表明:在950～1100℃扩散退火0.5～1h,20钢与304不锈钢可以获得良好的冶金结合;当温度较高,时间较长时,在界面附近的20钢一侧,因合金元素含量提高,淬透性提高,导致空冷形成高硬度的马氏体组织;Fe、Cr、Ni向H62黄铜中扩散富集,形成高硬度的岛状组织。     

钛/铜中间层/钢扩散焊复合管界面组织与性能

以铜箔为中间层,采用拉拔—内压扩散法制备钛/钢复合管.利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X-光衍射仪和能谱仪对界面组织、断口形貌和成分进行分析,通过剪切试验测定界面的结合强度.结果表明,以铜箔作中间层,拉拔—内压扩散法实现了钛/钢的冶金结合;在钛/铜界面处发生了明显的原子扩散,并形成不同的扩散层;随着扩散温度和时间的增加扩散层的厚度逐渐增加;中间层的加入阻止了固相扩散中钛铁、钛碳脆性化合物生成;钛/钢界面的抗剪强度随着扩散温度的升高先增加后降低,铜层的加入使抗剪强度明显提高,最高可达310 MPa.     

碳钢-黄铜-不锈钢瞬间液相扩散结合区组织与性能北大核心CSCD

采用OM、SEM、EDS、EPMA、显微硬度和剪切试验等方法,研究了H62黄铜中间层20钢/304不锈钢瞬间液相扩散结合区组织与性能。结果表明,结合区发生Fe、Cr、Ni、Cu、Zn原子互扩散,异种金属界面获得良好的冶金结合,抗剪强度可达到270 MPa以上;碳钢/黄铜界面有含Cr、Cu、Ni、Zn的"岛状"富铁相形成,扩散温度由950℃增加至1100℃,岛状组织形态由不连续状转变为连续状,并向黄铜中间层中生长,随着扩散时间的延长,贯穿于中间层,使结合区硬度增加,抗剪强度提高;950℃扩散复合,碳钢/黄铜界面有铬碳化物形成,剪切断裂发生该处,断口呈脆性穿晶断裂;1100℃扩散复合,碳钢/黄铜界面无铬碳化物形成,剪切断裂发生在黄铜/不锈钢界面,断口呈韧性断裂。     

钛-钢扩散复合界面组织与结合强度

将钛管、钢管利用冷拔-内压扩散法制备了内包覆钛-钢复管.用扫描电镜、能谱分析、X-光衍射和拉剪试验等方法,研究了扩散退火温度与时间对钛-钢扩散复合界面附近组织、成分和界面剪切强度的影响.结果表明,该制备方法可使钛-钢实现冶金结合;界面剪切强度随扩散温度升高先增加后减小;750-800℃×0.5h扩散退火界面剪切强度最高,可达210MPa左右;扩散退火中Fe、Ti原子发生了互扩散;界面上有TiC形成;750℃×0.5 h扩散退火试样断口未检测到TiFe、TiFe2相;900-950℃×0.5h扩散退火钢侧出现柱状晶区,钛侧出现无晶界晶区与针状马氏体晶区.     

25Cr5MoA／Q235钢固-固复合轴界面特性的试验研究

采用热装法制成了25Cr5MoA钢／Q235固-固复合轴坯料,研究了复合轴挤压成形以及热处理后的界面组织、Cr元素扩散、显微硬度以及结合强度。结果表明：由于采用热装,在结合界面上出现了接近于连续分布的氧化物层,当挤压比为5．6时,挤压变形无法消除氧化皮的影响。结合界面的氧化皮对元素扩散起到阻碍作用,使Cr元素在界面附近Cr元素分布出现跳跃;与挤压态相比,随着保温时间的延长,25Cr5MoA钢与Q235钢结合界面的氧化物层有所改善。当保温时间大于60min时,界面附近硬度峰值消失,显微硬度连续变化区间扩大;复合轴结构上所具有的特点,使其即使结合强度较低,也不易产生剥离,经过后续热处理,通过元素的扩散过程,提高复合轴的结合强度。     

钢-铝界面扩散层长大过程的研究

研究了液-固相轧制条件下钢．铝界面结合强度和扩散层的内部组织，分析了铝液温度和润湿时间对界面强度和扩散层厚度的影响，通过显微镜和电子扫描分析发现液．固相复合工艺制得的扩散层主要成分为FeA13，在钢板预热温度为250℃，加助焊剂的条件下，铝液温度为850℃时，大约3s后扩散层开始形成，而当铝液温度为。750℃时，扩散层的形成大约需要5s。在钢板温度为250℃，加助焊剂的条件下，铝液温度为850℃时，复合时间在8s-14s时界面剪切强度较高，而当铝液温度为750℃，复合时间在11s-17s时界面剪切强度较高。扩散层厚度在8pm-14μm之间时，界面剪切强度较高。     

扩散退火和热轧温度对钛铜界面结合强度的影响

对热挤压的钛铜复合棒进行扩散处理,研究扩散退火温度及保温时间对界面结合强度的影响,并通过测试Ti和Cu在高温下的拉伸性能来选择较为合适的热轧温度。结果表明:扩散退火可有效促进界面处金属原子的扩散和增强结合强度,当扩散退火在780～800 ℃/30 min时复合界面的结合强度最高;钛铜复合棒热轧温度应选择780 ℃较为合适,此时Ti、Cu的强度和塑性指标相近,利于热轧时的均匀变形;钛铜复合棒的热轧结合机理可用N.Bay理论、热作用机制及位错学说进行解释。     

白铜/钢双金属管的瞬间液相扩散连接

用扫描电镜组织观察、能谱微区成分分析、显微硬度、剪切试验、反复弯曲试验等方法,研究了以H62黄铜为中间层的B10白铜/20钢双金属管的瞬间液相扩散连接.结果表明,在950～1 000 ℃扩散退火0.5～2 h,白铜与低碳钢可以获得良好的冶金结合;黄铜与白铜间成分连续过渡,形成跨越界面的晶粒组织;在钢/黄铜界面,温度较低、时间较短时,形成珠光体富集带;高温长时间扩散,Cu,Ni,Zn向Fe中扩散形成硬度较高的组织,使界面塑性下降.     

冷拔-液固相扩散复合法制备碳钢／不锈钢复合管

提出以铜箔为中间层材料,采用冷拔-液固相扩散复合的方法生产碳钢/不锈钢管的新工艺.通过扫描电镜、能谱分析、显微硬度试验、剪切试验等方法研究了扩散温度与时间对碳钢/不锈钢扩散复合结合区组织、成分和强度的影响.研究结果表明,以铜箔作中间层,采用冷拔-液同相扩散复合可实现碳钢与不锈钢的冶金结合;结合区发生了原子的互扩散,在碳钢/铜界面有连续的富铁相生成,且富铁相向中间层中生长.在一定温度和时间范围内,随着扩散温度和时间的增加结合区岛状组织分布量增多,使结合区硬度和强度提高.     

Effects of the annealing temperature and time on the microstructural evolution and corresponding the mechanical properties of cold-drawn steel wires

The effects of the annealing temperature and annealing time on the microstructural evolution and corresponding mechanical properties of cold-drawn high carbon steel wires were investigated. During the annealing of cold-drawn steel wires, the increment of the tensile strength at low temperatures found to be due to age hardening, while the decrease in the tensile strength at high temperatures was attributed to age softening, involving the spheroidization of lamellar cementite and recovery of lamellar ferrite. To investigate the mechanisms of strain ageing, a thermal analysis using DSC was performed. The mechanisms for the first and second stages were found to be the diffusion of carbon atoms to dislocations in the lamellar ferrite and the decomposition of lamellar cementite. The third peak of the DSC curves was controlled by the re-precipitation of cementite or by the spheroidization of lamellar cementite.     

碳钢-Cu箔中间层-304不锈钢瞬间液相扩散结合区组织与性能

用扫描电镜、能谱仪、显微硬度计和剪切试验等方法,研究了以Cu箔为中间层的碳钢/不锈钢双金属瞬间液相扩散结合区组织性能。结果表明,以Cu箔作中间层,采用冷拔-瞬间液相扩散复合法可实现碳钢与不锈钢之间的良好冶金结合,结合区抗剪强度可达到300 MPa以上。在铜/不锈钢界面,铜液沿不锈钢奥氏体晶界扩散,形成残余"孤岛"奥氏体组织分布于铜基体中;在碳钢/铜界面,沿界面形成连续的岛状富铁相,然后呈枝晶状向铜中间层有向生长;在一定温度和时间范围内随扩散时间延长或扩散温度升高,结合区富铁相增多,结合区硬度提高,抗剪强度也进一步提高。     

钛合金与不锈钢超塑性扩散连接工艺及机理研究

基于微细晶超塑性扩散连接方法,对TC4钛合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢成功实现了直接扩散连接,系统分析了接头性能、界面微观结构及超塑性扩散连接机理。结果发现：TC4钛合金与1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢直接超塑性扩散连接时,较佳连接工艺规范为：温度T=760~820 ℃,压力p=6~9 MPa,时间t=20~40 min;接头剪切强度τ＝125.3~148.7 MPa。与一般直接扩散连接相比,连接温度降低了约100 ℃,接头的剪切强度提高了1倍以上,且连接试样无明显变形。细化热处理TC4钛合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢超塑性扩散连接时,其接头的形成过程大致可分为3个阶段：形成紧密接触阶段、接触表面激活阶段及靠近活化中心的界面冶金结合区形成阶段。     

Development of a bonding interface between steel/steel and steel/Ni by ultrasonic welding

Ultrasonic welding is a solid-state welding technique that can bond materials at a relatively low temperature and pressure. In this study, steel/steel and steel/Ni combinations were successfully bonded by ultrasonic welding, and the development of the bonding interface was examined. The bonding strength was obtained by a lap shear test and increased with welding time, as did the fraction of bonded area observed by SEM. The bonding process sequence was investigated by SEM and electron backscatter diffraction (EBSD) analysis of a cross-section at the bonding interface. It was revealed that abrasion is caused by oscillation to form small particles consisting of steel and Ni and that the particles are grown and subsequently flattened with welding time. Bonding is achieved by the flattened particles spreading along the bonding interface without any voids.     

45钢真空扩散焊接时的界面变形及其作用

通过研究45钢的真空扩散焊接工艺,重点研究了焊接界面在压力作用下的塑性变形,探讨了变形率对焊接质量和工艺制定的影响.结果表明,影响45钢真空扩散焊接质量的一个重要因素是在一定压力下的变形率;当变形率超过临界值后,即焊接界面通过塑性变形达到完全弥合后,温度、压力和保温时间对焊接质量影响不明显.焊后退火可改善焊接界面区组织使强度得到保证,扩散焊接时间缩短.     

V/Nb复合中间层热等静压扩散连接钢/钨接头的组织与性能

采用V/Nb复合中间层成功实现了钢/钨热等静压扩散连接,并对高温低压(1 050 ℃, 20 MPa)和低温高压(950 ℃, 100 MPa)条件下形成的接头界面结构及连接强度进行了探究. 结果表明,高温低压组和低温高压组接头均呈W/Nb/V/钢四层结构,抗剪强度分别为96.9 MPa和104.2 MPa,断裂位置均为无明显化学反应发生在Nb/V界面. 与高温低压组相比,降低连接温度并提高连接压强在一定程度上有助于形成高致密度的连接接头,但不能促进薄弱界面(Nb/V)的元素扩散并显著提高接头的连接强度.     

A356浇覆温度对铝/钢复合板界面组织及力学性能的影响

先采用热浸镀铝?锌工艺对Q235钢板进行表面镀层处理,后将液态的A356铝合金定量浇覆于经预热的钢板表面,通过液固铸轧成功制备铝/钢复合板。运用光学显微镜(OM)、SEM观察界面结合与组织形貌,结合EDS、XRD分析界面物相成分,并测试微观硬度、室温拉伸和剪切强度。结果表明:随着浇覆温度的提高,复合板界面间隙消失,整体趋势上扩散层厚度逐渐增加。当浇覆温度为710℃及以上时,界面处会形成Fe3Al、FeAl、FeAl2、Fe2Al5和FeAl3相。在同一浇覆温度下,硬度整体趋势为在Q235和A356基体中保持稳定,而在从Q235侧距界面中心100μm至A356侧距界面中心100μm的范围内连续下降。抗拉强度和剪切强度都表现出先增加后减小的趋势,浇覆温度为710℃时,复合板的成形质量最佳,抗拉强度和剪切强度都为最大,分别为336.4 MPa和137.6 MPa。     

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.     

Interfacial Microstructure and Its Influence on Resistivity of Thin Layers Copper Cladding Steel Wires

The interfacial microstructure and resistivity of cold-drawn and annealed thin layers copper cladding steel (CCS) wires have been systematically investigated by the methods of scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), and resistivity testing. The results showed that the Cu and Fe atoms near interface diffused into each other matrixes. The Fe atoms diffused into Cu matrixes and formed a solid solution. The mechanism of solid solution is of substitution type. When the quantity of Fe atoms exceeds the maximum solubility, the supersaturated solid solution would form Fe clusters and decompose into base Cu and α-Fe precipitated phases under certain conditions. A few of α-Fe precipitates was observed in the copper near Cu/Fe interfaces of cold-drawn CCS wires, with 1–5 nm in size. A number of α-Fe precipitates of 1–20 nm in size can be detected in copper near Cu/Fe interfaces of CCS wires annealed at 850°C. When annealing temperature was less than 750°C, the resistivity of CCS wires annealed was lower than that of cold-drawn CCS wires. However, when annealing temperature was above 750°C, the resistivity of CCS wires was greater than that of cold-drawn CCS wires and increased with rising the annealing temperature. The relationship between nanoscale α-Fe precipitation and resistivity of CCS wires has been well discussed.