钛合金与铝合金异种金属钎焊及熔钎焊研究进展

钛合金和铝合金广泛应用于航空航天、舰船和汽车等工业中，钛/铝连接结构也得到越来越多的重视。文中对钛合金与铝合金异种金属的焊接性进行了分析，重点论述了国内外钛合金与铝合金异种金属钎焊、熔钎焊连接方法研究现状。指出了钛合金与铝合金物理化学性质差异较大，目前仍存在钎焊时脆性Ti/Al金属间化合物生成难避免、熔钎焊时热输入不均匀易导致钛合金与铝合金连接接头组织分布不均的难题。通过改变钎料类型、钎料成分配比与焊接参数，可有效减少脆性Ti/Al金属间化合物的生成，熔钎焊时可通过选择合适的焊接方法与焊接工艺或通过对焊缝填充金属来减少脆性Ti/Al金属间化合物生成等方法。最后针对钛合金与铝合金异种金属钎焊及熔钎焊的发展及研究方向提出了展望。     

钛合金与异种金属的高能束焊接研究现状

钛合金在航空航天、汽车、医疗等行业具有广阔的应用前景,但是由于完全使用钛合金,成本较大,而且单一钛合金结构有时候很难满足特殊零件的需要,所以将钛合金与异种金属进行焊接是充分利用材料性能和节省成本的发展趋势。由于焊缝深宽比大、接头性能优良等优点,钛合金和异种金属的高能束焊接成为近年来研究的热点。文中着重对钛合金与异种材料的电子束焊接、激光焊方面的研究现状进行了分析,对在研究中存在的问题和解决方法进行了总结,并展望了未来发展趋势。     

异种金属和镀层金属的焊接

不锈钢与钛合金异径转接管的焊接,钢铝异种金属连接方法现状分析,H69铜板与6063铝板的焊接工艺,钢铝异种金属的低能量焊接法.     

钛合金/铜-镍/不锈钢焊接接头的组织与性能

采用铜-镍复合填充金属进行了钛合金和不锈钢的冷金属过渡焊接,借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪研究铜-镍复合填充金属对钛合金/不锈钢焊接接头微观组织和力学性能的影响.结果表明,添加铜-镍复合填充金属后得到了无焊接缺陷的钛合金/不锈钢焊接接头.接头中形成了硬度相对Ti-Fe,Ti-Cu金属间化合物较低的TiNi金属间化合物,改善了钛合金/不锈钢焊接接头的拉伸性能.当焊接电流为182 A时,钛合金/不锈钢接头的拉剪强度最大为348 MPa.钛合金/不锈钢接头由不锈钢-焊缝金属界面、不锈钢-纯镍-钛合金界面、钛合金-焊缝金属界面和焊缝金属组成,接头中形成了Ti-Cu,Ti-Ni,Al-Cu-Ti和Al-Ni-Ti-Fe-Cu金属间化合物.随着焊接电流的增大,钛合金侧界面反应层的显微硬度逐渐增大,且反应层的宽度也逐渐变宽.     

电镀阻隔层对钛/钢电子束焊接接头性能的影响

采用电子束熔化焊、电子束阻隔焊和电子束阻隔熔-钎焊方法来实现钛合金与不锈钢异种金属之间的连接。研究发现钛合金与不锈钢连接界面处产生的脆性金属间化合物是影响接头性能的关键因素。采用电子束直接熔化焊和阻隔熔化焊钛合金和不锈钢时,接头界面会产生贯穿性裂纹导致焊缝直接断裂。电子束阻隔熔-钎焊中利用熔化的不锈钢润湿未熔化的钛合金母材,并采用Ag、Cu作为中间层添加元素,在结合界面处形成了很好的阻隔屏障,减少了Ti/Fe界面的金属间化合物的产生,减缓了应力,实现了钛合金与不锈钢的冶金结合,接头抗拉强度约为100 MPa。电子束阻隔熔-钎焊得到的钛合金/不锈钢异种金属焊接接头焊缝正反面成形良好,X射线探伤未发现裂纹和气孔缺陷。     

Ag95CuNiLi钎料钎焊钛合金与不锈钢异种金属的性能分析Ⅱ.钎焊性分析

制备了Ag95CuNiLi钎料,参照有关的国家标准,评价了钎料的熔化特性、钎料在钛合金和不锈钢上的润湿铺展能力、钎料在钛合金和不锈钢异种金属间的填缝能力,以及钛合金／不锈钢异种金属钎缝的强度。结果表明,该钎料的液相线温度为918℃,对钛合金具有较强的铺展能力,在不锈钢上的铺展性较差,钎料在钛合金和不锈钢异种金属间的漫流距离大于100mm,钛合金／不锈钢异种金属钎缝的抗拉强度达到220MPa。采用金相显微镜、扫描电镜、X射线能谱仪和显微硬度计对钛合金／不锈钢钎缝进行了微观分析。结果表明,钎料与母材冶金结合良好,钎缝致密,在不锈钢一侧形成了三层金属间化合物组织,在钛合金一侧形成了共晶组织。     

钛/钢异种金属激光焊接接头微观组织及数值模拟研究

为实现TC4钛合金与316L不锈钢异种金属的优质连接,采用Cu作为中间层进行激光焊接。研究表明,采用Cu中间层能够有效抑制界面脆性Ti-Fe金属间化合物的产生。随着焊接速度的增加,接头强度显著提高,TC4钛合金与焊缝界面主要为连续的Ti-Fe化合物层和非连续的Ti-Fe、Ti-Cu化合物层,厚度约为60μm。有效地降低了接头脆性、抑制裂纹,缓解了接头应力,能够获得良好的钛/钢异种金属激光焊接接头。     

铝钛异种合金电子束焊接接头缺陷分析

采用电子束焊接工艺对7075铝合金和TC4钛合金异种金属进行焊接,主要研究焊接缺陷的形貌特点、形成原因及控制措施。结果表明:在铝合金与钛合金异种金属电子束焊接头中出现气孔、裂纹、缩孔等缺陷,调整焊接工艺参数、改变束斑在异种母材上的相对能量分布可以消除气孔、裂纹等缺陷。同时延长焊缝金属冷却时间,使液态熔池及时补充凝固过程中产生的孔隙,利用表面焦点减小熔池体积,对焊缝内的缩孔有一定的改善。最佳焊接参数为:工作距离272 mm,电子束流18 mA,焊接速度20 mm/s,聚焦电流415 mA。试验为提高铝合金与钛合金异种金属电子束焊接接头质量提供了参考。     

异种金属焊接接头的应力腐蚀开裂和寿命评估

综述了镍基合金异种金属焊接接头和不锈钢异种金属焊接接头的焊接工艺、缺陷特征和残余应力应变特征;介绍了目前国内外异种金属焊接接头应力腐蚀开裂裂纹萌生和扩展行为的研究进展;介绍了核电站中发生的异种金属焊接接头应力腐蚀开裂的典型失效案例及其有效的缓解技术。结合历史经验、实验室研究和ASME规范等,对异种金属焊接接头进行了应力腐蚀开裂敏感性评估和寿命评估。     

低合金钢与奥氏体不锈钢堆焊层的焊接工艺

低合金钢与不锈钢堆焊层焊接时,因稀释反应、组织变化、内应力等,降低了焊接接头质量。通过试验对异种金属焊接接头力学性能和金相组织进行分析和验证,总结工艺上所存在的问题以及长时间热处理对此类焊接接头的影响。     

钛合金和不锈钢的扩散焊接研究进展

钛合金和不锈钢的异种金属结构具有广阔的应用前景,但实现其应用的关键是两者可靠的连接。综述了钛合金和不锈钢焊接存在的问题以及国内外扩散焊接研究进展,并提出了进一步的研究方向。     

异种金属和镀层金属的焊接

镍基合金／不锈钢TIG熔-钎焊工艺的研究;铝与钢异种金属电弧熔-钎焊研究与发展现状;表面纳米化不锈钢与钛合金扩散连接中的扩散系数;C4镍基合金与X60钢焊接接头的组织和腐蚀性能;等离子堆敷铜嘲异种金属焊接接头性能及结合机理研究     

异种钛合金的焊接研究现状及发展趋势

阐述了异种钛合金国内外焊接研究现状,在对钛合金的焊接性进行分析基础上,总结了异种钛合金在焊接过程中存在的主要问题,概述了异种钛合金的几种常用焊接方法,展示了取得的最新研究成果,并对异种钛合金的未来焊接研究发展趋势进行了展望。     

纳秒光纤激光在异种金属焊接中的应用

简要介绍了铜、铝合金、不锈钢异种金属的激光焊接现状。对纳秒光纤激光器的原理及焊接优势做了分析,介绍了纳秒光纤激光器在铜、铝合金、不锈钢等异种金属焊接中的应用,并对纳秒光纤激光器的焊接应用做了展望。     

钛合金与不锈钢扩散焊接研究进展

分析了钛合金与不锈钢的物理化学性能的差异对焊接接头性能的影响,综述了国内外钛合金与不锈钢扩散焊接的研究现状,对钛合金与不锈钢的焊接界面进行表面自纳米化处理后,在扩散焊接过程中能够显著提高原子扩散系数,抑制脆性金属间化合物生长,改善接头组织和提高接头综合性能。展望了钛合金与不锈钢扩散焊接的发展趋势。     

Ti/Al异种金属焊接研究进展

综述了Ti/Al异种金属焊接的现状,分析了钛合金与铝合金焊接缺陷产生的原因,介绍了钎焊、熔-钎焊、扩散焊、搅拌摩擦焊在钛铝异种金属焊接的应用,展望了钛铝异种金属焊接技术发展趋势。     

钛合金/不锈钢冷金属过渡焊接头组织及性能

采用铜基填充金属对TC4钛合金、304不锈钢进行冷金属过渡焊接,分析了钛合金/不锈钢接头的界面组织、力学性能及腐蚀性能. 结果表明,采用冷金属过渡连接方法实现了TC4钛合金和304不锈钢的焊接. 钛合金/不锈钢接头主要由焊缝金属、不锈钢-铜焊缝界面和钛合金-铜焊缝界面组成. 钛合金/不锈钢接头的拉剪强度为306 MPa. 由于钛合金-铜焊缝界面中Ti-Cu,Ti-Fe金属间化合物的生成,接头沿钛合金-铜焊缝界面反应层发生脆性断裂. 钛合金/不锈钢接头在人工海水溶液中发生了电偶腐蚀,其腐蚀机理为阴极区发生氧的还原反应和析氢反应,阳极发生焊缝金属的氧化,钛合金母材表面TiO₂氧化膜的形成,不锈钢母材发生点蚀.     

镍铝青铜过渡层对钛合金/不锈钢异种材料激光焊接头组织与力学性能的影响

对3?mm厚TC4钛合金/15-5PH不锈钢异种材料进行了添加镍铝青铜(nickel?aluminum?bronze,NAB)过渡层的激光填充材料焊接,研究了NAB过渡层对接头成形、微观组织与力学性能的影响.?结果表明,添加NAB过渡层的TC4钛合金/15-5PH不锈钢异种材料激光焊接获得了良好成形的全熔透接头,接头抗...     

异种金属和镀层金属的焊接

双相不锈钢与碳钢异种金属焊接研究综述 综述了近年来国内外双相不锈钢与碳钢异种金属的焊接研究进展。已有的研究结果表明,在焊接过程中,主要应考虑以下两方面的问题,一是接头凝固过渡层的形成易导致焊缝金属中生成脆性相而使接头的塑韧性下降;另一方面是接头界面合金元素碳的迁移使接头的力学性能和耐腐蚀性能下降。对此,提出了解决问题的工艺措施,并对双相不锈钢与碳钢异种金属的未来焊接研究进行了展望。图4参20     

钛合金线性摩擦焊接头形成机制

采用扫描电镜和透射电镜研究TC11同种及TC11与TC17异种钛合金接头微观组织,以探明线性摩擦焊接头形成机制.结果表明,同种钛合金线性摩擦焊接头形成过程与异种钛合金明显不同,这主要是由于二者产热行为不同所致.同种钛合金焊接时,刚开始阶段是以摩擦产热为主,界面形成金属键连接后界面金属的变形产热将占主导.异种钛合金焊接时,刚开始阶段也是以摩擦产热为主,而当界面形成金属键连接后TC11一侧金属的变形产热将是接头热输入的主要来源.随着热量向TC17一侧金属的传导,TC17将发生大变形,接头热输入以TC11与TC17的共同变形产热为主.