镁/钛异种合金焊接的研究现状与展望

对近年来镁/钛异种合金焊接的研究发展现状进行了综述,针对熔点差别大、非互溶不反应的镁/钛焊接,采用非传统的特种焊接方法辅以合金元素的界面改善是实现二者可靠连接的关键。界面冶金结合的调控是提高接头力学性能的核心之处。以激光焊、瞬时液相扩散焊等焊接方法分类阐述了镁/钛焊接研究的最新进展,并对镁/钛焊接的后续研究进行展望。     

AZ31B/TC4填镍夹层激光-电弧对接熔化焊特性

为探求高界面反应温度下AZ31B/TC4异种合金的焊接冶金行为,开展了对1.5 mm厚AZ31B镁合金和1.0 mm厚TC4钛合金板材的对接焊研究。试验采用激光-TIG电弧双面焊焊接工艺,通过控制TIG焊电弧的偏移距离,调控激光与电弧复合热源的能量分布,获得更满意的焊缝成形;通过填镍夹层,改善界面润湿和结合能力。采用扫描电镜、金相显微镜、万能拉伸试验机分析了接头宏微观组织形貌和拉伸性能。研究结果表明:采用激光-TIG电弧双面焊接工艺,能够获得连续、美观、稳定的焊接接头成形,焊接接头的抗拉强度为153.7 MPa;焊接接头横截面呈"楔形"结合形貌,Mg/Ti界面实现熔化焊,钛合金镶嵌在镁合金中间,得到了冶金连接接头;镁/钛界面结合良好,没有裂纹、气孔等缺陷,镁合金铺展在熔化的"楔形"钛合金表面,增大了镁/钛界面的连接面积,进而提高了镁/钛界面的承载能力。     

钛/铜异种金属焊接方法研究现状

钛/铜焊接结构因其具有良好的力学性能和物理性能,在航天航空、电解加工和船舶海洋等行业中的应用越来越广泛。钛/铜异种金属焊接方法主要有固相扩散焊、钎焊、超声波焊、爆炸焊和摩擦焊、高能束电子束焊和激光焊、电弧焊冷金属过渡焊、等离子弧焊和钨极氩弧焊。文中论述了以上不同焊接方法连接钛/铜异种金属的国内外研究现状,并综述了钛/铜异种金属焊接的微观连接机理和部分合金元素对连接界面的影响。     

铜夹层AZ31B/TC4异种金属TIG熔钎焊研究

以厚度50μm的纯铜箔作中间层,利用交流TIG熔钎焊方法对AZ31B镁合金和TC4钛合金进行搭接焊,观察分析了焊接接头的宏观形貌及显微组织,测定了焊接接头的元素分布及抗拉强度。结果表明,在电流70 A、焊接速度120 mm/min的条件下可以实现镁钛异种金属的可靠连接,熔钎焊接头由焊缝区、镁合金母材的热影响区和镁/钛界面结合区三部分组成,其中镁/钛界面结合区呈锯齿状嵌入式结构,其显微组织由α-Ti、α-Mg及沿α-Mg晶界分布的Mg-Cu-Al共晶体组成;试样拉伸断裂发生在焊缝区与热影响区的交接处,抗拉强度达到140 MPa,锯齿状嵌入式结构提高了镁/钛界面结合强度。     

电流辅助钛/铝异种合金激光熔钎焊的特性

采用电流辅助激光熔钎焊的方法对钛/铝异种合金的焊接特性进行研究.结果表明:激光功率对钛/铝异种合金接头的力学性能及微观组织有着明显的影响;辅助电流可有效地降低焊接过程中所需的激光功率,促进焊丝及铝合金母材的熔化,提高液态金属对母材的润湿铺展能力,在一定程度上促进了界面反应.     

钛/钢异种金属焊接的研究现状

实现钛与钢异种金属间的有效连接比较困难。为了探寻钛/钢的有效连接方法,在分析钛/钢异种材料的焊接性基础上,对钛/钢异种金属间的激光焊、电子束焊、激光-电弧复合焊等研究现状进行探讨。生成于接合界面的脆性金属间化合物是严重限制钛/钢异种金属接头性能的主要因素;选用合理的焊接工艺和添加适宜的中间层是实现钛/钢有效连接的重要途径。提出采用双层或多层金属的中间层来抑制界面金属间化合物生成是今后的研究方向。     

瞬间液相扩散连接镁/镍/钛接头微观组织及力学性能研究

以Ni箔为中间层,对镁合金AZ31B和钛合金Ti6Al4V进行瞬间液相扩散焊。结合能谱分析、X射线衍射谱、显微硬度测试和力学性能试验,研究了焊接过程中不同焊接温度(505~535℃)对镁/钛接头微观组织及力学性能的影响。结果表明:当焊接温度为525℃、保温时间为20min、焊接压力为0.2MPa时,镁/钛接头达到最大剪切强度57MPa。此时,镁/钛接头界面形成Mg_2Ni、Mg_3AlNi_2等金属间化合物。在拉伸试验中,接头断裂发生在金属间化合物层。     

TLP焊用非晶态中间层合金的制备及焊接性能

研究了适于16Mn钢TLP焊用非晶态Ni-Si-B中间层合金的成分及相选择,在热力学模拟试验机上对16Mn钢进行了TLP焊接,分析了中间层合金的焊接性能、结合界面组织和接头力学性能.结果表明,非晶态镍基中间层合金在TLP焊16Mn钢的过程中具有良好的润湿性和铺展性.接头填充饱满,组织均匀,界面母材与原始组织相比未有粗化迹象.焊接工艺参数为轴向压力10 MPa、升温速度50℃/s、焊接温度1150℃和保温时间5min条件下,所得接头的弯曲角达90°.Ni基非晶态中间层实现了16Mn钢TLP焊高强度连接.     

化学元素在钛铝异种合金焊接增材中的作用研究进展

通过焊接和增材制造制备的钛/铝异种合金界面会产生一定厚度的脆性金属间化合物层,直接影响了焊接接头的最终力学性能.因此,对金属间化合物层的控制是制造钛/铝复合材料的关键所在.在实际生产中,脆性金属间化合物除了钛铝化合物之外,还包括了很多其它的化学元素组成的复杂化合物.这些化学元素或者来自于钛合金或铝合金的内部,或者来自于外部填料.本文综述了在焊接增材制造过程中一些常见化学元素对钛/铝异种合金界面反应层的影响和作用机理,并且总结了各种化学元素提升钛/铝合金焊接接头力学性能的规律性,还重点讨论了氧元素和温度的特殊作用,以期为钛/铝异种合金的结构优化及其力学性能的提高提供指导.     

钛和钢等高强度合金搅拌摩擦焊搅拌头用材的研究进展

搅拌摩擦焊技术克服了传统焊接技术的弱点,在铝镁等软质材料的焊接上应用十分广泛。但是受到搅拌头用材的制约,搅拌摩擦焊在钛、钢等焊接难度较大的高强度合金上的应用仍很局限。因此选择一种合适的材料,开发既廉价又安全可靠的搅拌头成为各国研究者研究的重点。文中将对国内外不同工况下高强度合金搅拌摩擦焊时搅拌头用材进行阐述,说明了不同材质的搅拌头焊接钛、钢的焊接效果、搅拌头焊接时的磨损和失效情况,并对比分析了各搅拌头材料的性能及优缺点,同时对高强度合金搅拌摩擦用材的发展做出了展望。     

异种合金惯性摩擦焊的研究现状

文中针对钢与其他合金、铝合金与其他合金、钛合金与其他合金、高温合金与其他合金的惯性摩擦焊的研究现状进行了阐述。主要对惯性摩擦焊的工艺参数选取、端面设计、焊前预热、焊后热处理等研究内容进行了综述。并对异种合金惯性摩擦焊存在的问题进行了分析总结。结果表明,采用合理选择工艺参数、设计不同形状的端面、添加中间过渡层、焊前预热处理、焊后热处理等方法获得强度与母材相当、焊接质量较好的接头。建议在后续的研究中,结合数值模拟对异种合金惯性摩擦焊的工艺参数及端面设计进行优化,对接头的元素分布及新相形成的种类与数量进行调控,对焊接界面金属的流动行为进行深入研究,以获得具有综合性能较好的异种合金惯性摩擦焊接头。     

镁/钢异种金属焊接的研究现状与展望

分析了镁/钢异种金属的焊接性及存在问题,以搅拌摩擦焊、电弧焊、激光焊等焊接方法分类讨论了镁/钢焊接的研究现状;通过添加中间元素进行焊接调控是解决镁/钢异种金属焊接问题的关键,并对镁/钢焊接的后续研究进行了展望。     

Al0.1CoCrFeNi高熵合金/TA2钛复合板爆炸焊接试验及性能测试

高熵合金是一种新兴的多主元合金,具有作为结构材料的潜力,但对高熵合金焊接工艺的研究还很有限. 通过爆炸焊接实现了Al_0.1CoCrFeNi高熵合金与TA2工业纯钛的复合连接,并研究了Al_0.1CoCrFeNi/TA2复合板的微观结构和力学性能. 结果表明,Al_0.1CoCrFeNi/TA2复合板具有不连续熔化区的波状结合界面,熔化区中呈现多元素混合状态,并且具有较均匀的元素分布. 熔化区的硬度大于界面附近的硬度,并且硬度随着离界面距离的增加逐渐降低,但仍高于原始材料. 相对于焊接前的Al_0.1CoCrFeNi高熵合金的强度(398 MPa),爆炸焊接后的Al_0.1CoCrFeNi/TA2复合板强度明显提高(567 MPa),但断后伸长率降低. 说明爆炸焊接可以有效的将Al_0.1CoCrFeNi高熵合金与TA2工业纯钛相结合,而形成的复合板具有良好的力学性能.     

2195铝锂合金焊接技术研究进展

文中阐述了2195铝锂合金在焊接过程中存在的接头软化、易产生气孔和裂纹三类问题,综述了2195铝锂合金在TIG焊、MIG焊、搅拌摩擦焊、激光焊及电子束焊中的研究现状,尤其是介绍了焊接工艺对焊接接头微观组织与力学性能的影响,并对2195铝锂合金焊接技术研究未来的发展趋势进行了展望。     

非晶合金焊接技术进展

人们利用压实法、爆炸焊、闪光焊、激光焊、电子柬焊、摩擦焊、搅拌摩擦焊、自蔓延焊等对非晶合金进行连接来制备大块非晶.已逐渐成为国内外学者关注的热点.本文综述了非晶合金各种焊接方法的原理和技术特点以及发展现状.通过研究非晶合金焊接方法,指出低焊接能量密度和低热稳定性是制约焊接技术发展的主要因素,并从热力学和动力学角度出发,...     

镀Cu层调控AZ31B/TC4激光熔钎焊接特性

采用钛表面电镀铜作为中间层,开展镁(AZ31B)/钛(TC4)对接激光填丝熔钎焊,对镁/钛非互溶不反应焊接体系进行调控. 主要研究了激光功率对镁/钛接头焊接质量的影响规律,进一步分析了不同工艺参数条件下镁/钛界面组织及接头力学性能. 结果表明,铜镀层提高了熔融焊丝在母材表面的润湿铺展并卷入到焊缝组织中,随着激光功率的增加,镁/钛界面形成Ti₃Al反应层的能力提高,界面结合强度随之提高. 在较高激光功率1 700 W时,接头拉伸载荷最高达到3 085 N,为镁母材的76.2%,而接头在较高激光功率下的断裂模式也由完全界面断裂转变为部分界面断裂.     

镁/铝层状复合板材搅拌摩擦焊焊接行为

采用搅拌摩擦焊(FSW)方法对爆炸焊方法制备的镁/铝层状复合板进行焊接，对不同焊接速度条件下焊接接头的微观组织、物相以及力学性能进行分析。结果表明：镁/铝层状复合板的搅拌摩擦焊焊接接头界面连接效果良好，热机械影响区和热影响区界线不明显，搅拌区内镁、铝交替分布呈条带状，在搅拌区、热机械影响区和热影响区形成了Al₃Mg₂和Mg₁₇Al₁₂金属间化合物，焊接缺陷主要为界面处金属没有及时填充形成的隧道孔洞；焊接接头横截面硬度呈“W”形分布，搅拌区的硬度从铝侧→界面→镁侧逐渐降低；FSW焊接接头的抗拉强度最大可达94.5 MPa，伸长率为6.7%，断裂机理为金属间化合物的脆性断裂和金属基体镁/铝的韧性断裂。     

钼铼合金焊接技术研究现状

钼铼合金是一种极具发展前景的材料,但钼铼合金对C,N,O敏感,呈现出高温易氧化的特点,焊接接头易形成气孔,生成脆性化合物,造成性能下降。因此,国内外学者对其焊接性进行了研究。综述钼铼合金的电子束焊、激光焊、电阻焊、摩擦焊和真空钎焊等在国内外的研究现状。对焊接中出现的问题进行分析与总结,并指出防止生成脆性相、气孔和裂纹是钼铼合金获得良好焊接接头的关键。     

钛/铝/镁爆炸焊复合板波形界面及力学性能

文中提出以薄的铝合金板作为过渡层,采用爆炸焊接技术成功制备钛/铝/镁层状复合材料. 对钛/铝接合界面、铝/镁接合界面及钛/铝/镁爆炸复合板的整体力学性能进行了分析研究. OM和SEM试验结果表明,钛/铝接合界面和铝/镁接合界面均为波状接合界面,在铝/镁界面出现了局部熔化区;钛/铝接合界面为小尺寸波(λ=160 μm,h=26 μm),铝/镁接合界面为大尺寸波(λ=1 740 μm,h=406 μm);拉-剪试验表明,复合板沿着铝/镁接合界面断裂;弯曲性能测试表明,钛板一侧受拉时复合板弯曲强度和塑性均优于镁合金板一侧受拉,断裂始于铝/镁接合界面,最终从镁合金板一侧剪切断裂失效.     

非铁金属的焊接

铝合金激光双光点焊接工艺特性;基于并口的点焊工艺参数测试及缺陷信息分析;超声波点焊：联接铝的新方法;是否可以用焊接维修轮子的铝轮缘;TA2／Q235B钛钢复合板的焊接;热循环对NiTi合金焊接接头相变的影响;提高钛扩散焊分层结构的使用性能;AZ31镁台金CO2激光填丝焊工艺。