Fe3Al/18-8不锈钢扩散焊界面附近的元素扩散

对Fe3Al/18-8钢扩散焊界面附近元素的分布进行计算并通过电子探针(EPMA)进行实验测定,结果表明,界面附近靠近18-8钢一侧,其Al,Ni元素的计算值和实测值有所差别,Fe,Cr元素分布的计算值和实测值较为接近.加热温度1333 K时,Cr元素在Fe3Al/18-8钢界面附近扩散距离增加至80μm,Ni元素扩散距离增加至140μm.Fe3Al/18-8钢扩散焊界面过渡区宽度为x2=7.5×102exp(-75.2/RT)(t-t0).在一定加热温度下,保温时间超过60 min以岳界面过渡区宽度不再明显增加.     

Fe3Al/Q235异种材料扩散焊界面相结构分析

采用X射线衍射、透射电镜和电子衍射技术对Fe3Al/Q235真空扩散焊界面附近的微观相结构进行了试验研究。试验结果表明，当加热温度1050～1080℃，保温时间60min，压力9.8MPa时，Fe3Al金属间化合物与Q235钢扩散焊界面附近形成了明显的扩散过滤区，该过渡区由Fe3Al相和a-Fe(Al）固深体构成，显微硬度约为480～540HM，不存在含铝校较高的高硬度脆性相。有利于提高Fe3Al/Q235扩散过滤区的韧性，提高扩散焊接头的抗裂纹能力。扩散过滤区中的Fe3Al相与a-Fe(Al）固溶体之间存在着（110）a-Fe(Al)//(011)Fe3Al和[001]a-Fe(Al)//[100]Fe3Al的晶体学取向关系。     

Fe3Al/Q235异种材料扩散焊工艺

探讨了Fe3Al／Q235异种材料扩散焊合适的焊接工艺，利用扫描电镜(SEM)和显微硬度计观察测量了Fe3Al／Q235真空扩散焊接头形态及显微硬度分布，分析了工艺参数对接头性能的影响。结果表明，真空扩散焊加热温度1080℃，加压9．8MPa，保温60min得到的Fe3Al／Q235接头界面结合良好，在扩散界面无明显脆硬相出现，有利于避免接头处出现裂纹，改善Fe3Al／Q235焊接接头的性能。     

Fe3Al合金与Q235钢扩散焊界面的析出相

采用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)和电子探针(EPMA)对Fe3Al/Q235扩散焊界面的析出相形貌进行观察和成分测定,研究微观析出相的形成以及工艺参数(T,t,p)的影响.结果表明,Fe3Al/Q235扩散焊界面靠近Fe3Al一侧形成FeAl(Cr)析出相,是引起扩散焊接头脆性断裂的关键.扩散焊温度T、保温时间t与析出相区宽度y符合抛物线规律y2=3.5(t-t0)exp[-5.6×104/(RT)].在降低加热温度和保温时间的条件下,增加焊接压力可促进Fe3Al/Q235界面原子的扩散,避免脆性析出相的形成,保证Fe3Al/Q235扩散焊接头的性能.     

工艺参数对Fe3Al/Q235扩散焊接头应力分布的影响

采用热弹塑性有限元方法,计算了Fe3Al/Q235异种材料扩散焊界面附近的应力分布.计算结果表明,在靠近结合界面的Q235钢-侧的工件棱边处产生最大轴向应力,这是导致接头开裂的重要因素.随加热温度升高,Fe3Al/Q235扩散焊接头处的应力增大,加热温度为1 100℃时接头处的应力最大值达到950 MPa,比1 000 ℃时接头处应力的最大值(859 MPa)增加了9.6%.Fe3Al/Q235扩散焊接头的应力产生在降温过程开始后很短的时间内,应力达到一定值后不再随时间的变化而变化.     

Fe3Al/Q235扩散焊接头的抗剪强度及组织性能

采用真空扩散焊技术对Fe，Al金属间化合物与Q235低碳钢进行了焊接。用拉压试验机测定了不同焊接工艺参数下Fe3Al／Q235扩散焊接头的抗剪强度，用扫描电镜(SEM)分析了Fe，Al／Q235扩散焊接头的组织性能，提出了合适的扩散焊接工艺参数。试验结果表明，加热温度1040～l060℃、保温时间45～60min，并保持焊接件不变形的情况下(压力p=12～15MPa)，可以获得组织性能良好的Fe3Al／Q235扩散焊接头。     

Mg/Al异种材料真空扩散焊界面区域的显微组织

采用真空扩散焊技术对Mg／Al异种材料进行了焊接。采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、显微硬度计及X射线衍射(XRD)对扩散界面附近的显微组织及性能进行了试验研究。试验结果表明，Mg／Al异种材料真空扩散焊在加热温度Tp=450-490℃，压力强度P=0．08-0．10MPa，保温时间t=40-60min时能得到良好的扩散焊接头。扩散焊界面过渡区形成了致密的新相化合物层，断口形貌呈粗糙暗灰色，以解理断裂为主并伴有脆性的混合型断口，扩散界面过渡区生成了MgAl、Mg3Al2、Mg2Al3等金属间化合物。     

Al2O3-TiC/Q235真空扩散钎焊界面组织及抗剪强度

为了获得Al2O3-TiC陶瓷基复合材料与Q235钢的接头,采用Ti/Cu/Ti复合中间层对Al2O3-TiC复合材料与Q235低碳钢进行了真空扩散钎焊。通过扫描电镜、能谱分析和电子探针、抗剪试验等测试方法对Al2O3-TiC/Q235扩散钎焊界面的组织、成分及结合强度进行分析。结果表明,控制加热温度为1110℃,可获得界面抗剪强度122MPa的Al2O3-TiC/Q235扩散钎焊接头,Ti/Cu/Ti复合中间层与Al2O3-TiC和Q235润湿性较好,并发生一定程度的扩散反应,在Al2O3-TiC与Q235之间形成厚度约80μm的界面过渡区,过渡区内形成的组织结构主要是Ti3AlC2,Fe2Ti,Cu和TiC。     

Cu/Al扩散焊工艺及结合界面的组织性能

采用扫描电镜（SEM）、电子探针（EPMA）、显微硬度等测试方法对Cu/Al扩散焊工艺以及接头的组织性能进行了分析。试验结果表明：采用真空扩散焊工艺,在加热温度（520-540）℃、保温时间60min、压力11.5Pa时,在Cu/Al界面处形成明显的宽度约40μm的扩散过渡区,由于在铜侧过渡区中产生金融间化合物（Cu3Al)会出现硬度峰值,控制Al的扩散含量不超过10%,可避免或减少扩散过渡区中脆性金属间化合物的产生。     

Fe/Al异种金属扩散界面区的显微组织

铝及铝合金/钢焊接接头结合面上易产生Fe-Al脆性金属间化合物,使接头性能下降.而Fe,Al为主要代表元素,为研究方便,故采用真空扩散焊技术对Fe/Al异种材料进行焊接.利用扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射仪(EBSD)及显微硬度计对扩散界面附近的显微组织结构、元素分布及扩散区硬度分布进行试验研究.结果表明:Fe/A...     

Phase constitution near the interface zone of diffusion bonding for Fe3Al/Q235 dissimilar materials

The characteristics of phase constitution near the interface of Fe₃Al/Q235 diffusion bonding are researched by means of scanning electron microscope, X-ray diffraction and transmission electron microscope, etc. The test results indicated that an obvious diffusion transition zone forms near the Fe₃Al/Q235 interface as a result of vacuum diffusion bonding (heating temperature 1050–1080 °C, holding time 60 min and pressure 9.8 MPa). The maximum value of the Al content in the transition zone was 16.6 wt.% (about 28.5 at.%). The micro-hardness in the diffusion transition zone was HM 200–400. The transition zone consists of Fe₃Al and α-Fe(Al) solid solution. There was no brittle phase of high hardness near the diffusion interface. This is favorable to the enhancing of the toughness of Fe₃Al/Q235 diffusion joint.     

Al_2O_3-TiC复合陶瓷与Q235钢扩散连接界面组织结构

采用Ti/Cu/Ti复合中间层通过液相扩散连接技术实现了Al2O3-TiC复合陶瓷与Q235低碳钢的扩散连接.采用扫描电镜、电子探针及X射线衍射等测试手段对Al2O3-TiC/Q235扩散连接接头的显微组织、断口形貌及相组成进行了分析.结果表明,Al2O3-TiC/Q235界面结合紧密,没有显微孔洞、裂纹及未连接区域;Al2O3-TiC/Q235界面附近有各种各样的新相生成,如TiO,Ti3Al,Cu2Ti4O及Cu3Ti3O,所生成的TiO相及复杂结构氧化物Cu3Ti3O和Cu2Ti4O都具有金属特性,对于促进Al2O3-TiC/Q235的可靠连接起到重要作用;接头抗剪强度达143MPa,断口表现为脆性断裂特征,Al2O3-TiC/Q235接头断在界面附近的Al2O3-TiC内.     

Cu／Al真空扩散焊接显微组织分析

采用真空扩散焊工艺方法,对Cu与Al扩散焊接头的组织性能进行了试验,利用扫描电镜（SEM）、电子探针9EPMA）、显微硬度等测试焊接过渡区及基体组织和性能进行了分析。试验结果表明：采用真空扩散焊工艺,在加热温度530－540℃,保温时间60min,压力11．5MPa时,在Cu/Al界面处形成明显的扩散过渡区,扩散区域宽约40μm。在铜侧过渡区中产生金属间化合物,会出现显微硬度高峰区,控制Al的扩散浓度可避免或减少界面处金属间化合物的产生。     

铁/铝扩散偶界面反应层生长机理分析

在不同的加热温度和保温时间条件下,对铁/铝扩散偶的元素扩散特征和界面反应层形成机理进行了探讨.结果表明,保温时间较短,界面结构为纯铁/FeAlx+Al/FeAl/纯铝,保温时间超过某一临界值,不稳定的FeAlx、准稳定的FeAl将转化为稳定的Fe2Al5和FeAl3金属间化合物,最终界面反应层结构为纯铁/Fe2A15+...     

Influence of holding time on microstructure and shear strength of Mg alloy/steel joint diffusion bonded with Zn－5Al interlayer

The diffusion bonding of AZ31B Mg alloy and Q235 steel was investigated with a Zn-5Al alloy as interlayer and under different holding time ranging from 3 to 1 200 s.The microstructure and phase compositions of bonded joints were characterized by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectrometer (EDS) and X-ray diffraction (XRD) methods.The shear strength of Mg alloy/steel joints was measured by tensile tester.It was found that the microstructure of bonded joints evolved dramatically along with the prolongation of holding time.Under the holding time of 3 s, the main part of joint was composed of MgZn2 phase and dispersed Al-rich solid solution particles.When increased the holding time more than 60 s, the excessive solution of AZ31B into the interfacial reaction area led to the formation of coarse phase and eutectic microstructure, and also the complex Fe-Al and Mg-Al-Zn IMCs at transition layer closed to Q235 steel side.According to the tensile testing characterizations, the joints obtained under holding time of 3 s exhibited the best shear strength of 84 MPa, and the fracture occurred at the intermediary part of joint where the flexible Al-rich solid solution particles could help to impede the microcrack propagations.With prolonging the holding time to 600 s, the shear strength of joints was deteriorated enormously and the fracture position was shifted to the transition layer part closed to Q235 steel.     

Numerical simulation of stress distribution in Al_2O_3-TiC/Q235 diffusion bonded joints

The distributions of the axial stress and shear stress in Al2O3-TiC/Q235 diffusion bonded joints were studied using finite element method （FEM）. The effect of interlayer thickness on the axial stress and shear stress was also investigated. The results indicate that the gradients of the axial stress and shear stress are great near the joint edge. The maximal shear stress produces at the interface of the Al2O3-TIC and Ti interlayer. With the increase of Cu interlayer thickness, the magnitudes of the axial stress and shear stress first decrease and then increase. The distribution of the axial stress changes greatly with a little change in the shear stress. The shear fracture initiates at the interface of the Al2O3-TiC/ Ti interlayer with high shear stress and then propagates to the Al2O3-TIC side, which is consistent with the stress FEM calculating results.     

镁合金与铝合金的夹层扩散焊连接

采用锌夹层在356℃温度下对镁铝异种金属进行扩散焊连接,并对接头的微观组织和力学性能进行分析.结果表明,利用镁与锌原子互扩散形成低熔点共晶液相区,能够实现镁铝材料的可靠连接.镁铝焊接接头界面区由铝锌反应层、未充分扩散锌层、锌镁反应扩散层组成.铝基体侧铝锌反应层是固溶体层,镁基体一侧锌镁反应扩散层主要是过饱和的固溶体基体及弥散析出的中间相,该区的中间相成分为Mg2Zn11及MgZn2.锌夹层的加入可有效阻止镁铝之间的互扩散.锌夹层镁铝扩散焊接头抗剪强度远超过镁铝直接真空扩散焊接头的抗剪强度.断口观察及相分析表明,接头失效发生在锌镁反应扩散层.     

7A52铝合金-钢异种结构CMT熔钎焊接头组织及镀镍层的行为与影响

以ER4043铝硅焊丝为填充金属,研究了Q235钢螺柱与7A52铝合金板CMT焊接工艺,在焊接电流115~135 A,电弧电压14.5~16.5 V,焊接速度0.3 m/min条件下,焊接过程稳定,焊缝成形连续美观.结果表明,7A52铝合金侧熔合区界面为熔焊特征,铝母材发生熔合,熔合良好;钢螺柱侧熔合区为钎焊特征,界面存在反应层,由靠近钢螺柱的Fe₂Al₅层和靠近焊缝侧的FeAl₃层组成,整体反应层厚度由根趾向焊趾方向逐渐减小.焊趾部位出现富镍区,主要由Al₃Ni的共晶组织及少量Al₃Ni₂组成.与无镀镍层焊缝比较表明,镀镍层在焊接过程的行为降低了界面反应层厚度,且通过形成富镍区,降低了接头的脆性,使接头抗剪切强度提高了15%~19%,最高达到146.9 MPa,满足了高强铝合金螺柱焊接的质量要求.     

Al-Si-Cu合金粉末扩散钎焊Al/Cu接头组织及性能

采用Al-Si-Cu合金粉末扩散钎焊铝铜异种金属,采用SEM,EDS和XRD分析接头微观组织结构,结合三元相图分析了接头形成机理,最后检测了接头力学性能.结果表明,在连接温度530℃,保温时间60 min,压力为1MPa时可形成均匀致密的接头,接头中存在大量条状和鱼骨状的Al-Si-Cu共晶组织,中间层与两母材结合界面处的组织结构不同,在靠近铜侧界面存在三种层状金属间化合物,其成分依次为Cu₃Al₂,CuAl和CuAl₂,在靠近铝侧界面存在一个扩散区,没有形成层状金属间化合物.接头的抗剪强度随保温时间的变化而变化,在保温60 min时达到35 MPa.     

Structure and composition of the transition zone of welded joints of Fe3Al intermetallic and low-carbon steel

The structure and phase composition of the interface of diffusion welded joints of Fe₃Al intermetallic and low-carbon steel are studied. The orientation relation between the crystals of the intermetallic and the Fe(Al) solid solution of the transition zone of a welded joint and the distribution of microhardness in the latter are determined.