Ag基焊料Ti3Al与Ni基高温合金接头的组织及性能

采用自行设计制备的Ag-Cr-Ni-Cu合金作为焊材,对Ti3Al基合金与GH4169高温合金进行了填丝氩弧焊。采用扫描电镜(SEM)及能谱分析(XEDS)等方法对焊料及接头各区域的微观组织进行了观察和分析,接头中无宏观缺陷产生。Ag-Cr-Ni-Cu合金与Ti_3Al母材结合良好,但与GH4169母材的结合力相对较弱。焊缝由白色Ag-Cu基体中分布Cr,Ag,Ni,Cu,Ti,Al等元素组成的深灰色相组成。GH4169/Ag-Cr-Ni-Cu界面不存在反应层; Ag-Cr-Ni-Cu/Ti_3Al界面处存在宽度约为20μm的反应区域,主要由Ag+AgTi及固溶Cr的(Ti,Nb)固溶体组成。2个界面的硬度均高于母材及焊缝,焊缝硬度最低。接头的平均室温抗拉强度为130 MPa。拉伸试样断裂于GH4169/Ag-Cr-Ni-Cu界面。     

TA2/1060Al异种金属脉冲MIG熔钎焊

采用Al-Si焊丝对TA2钛与1060Al进行平板对接脉冲熔化极氩弧(P-MIG)熔钎焊试验,用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等对接头显微组织进行分析;采用拉伸力学性能试验评价接头的可靠性,并对拉伸断口形貌进行分析。结果表明:采用P-MIG焊可获得可靠的TA2/1060Al熔钎焊接头,工艺具有良好的稳定性和可重复性;TA2钛与焊缝通过形成一层芽状Ti(Al,Si)3实现钎焊结合,Ti(Al,Si)3厚度在1~5μm;拉伸测试中Ti/Al熔钎焊接头全部断裂于铝母材中,钛侧钎焊界面的结合强度超过了铝母材。     

Ti和Zr对铝合金冷金属过渡原位焊接性能的影响

在冷金属过渡(CMT)焊接5A66铝合金的基础上,分别添加Ti粉和Ti、Zr混合粉末进行原位合金化焊接,研究原位合金化焊接方法对焊接接头的影响。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、微区X射线(XRD)以及显微硬度和拉伸力学性能测试对不同工艺条件下的试样进行显微组织和力学性能分析。结果表明:Ti、Zr在液态熔池中与Al反应,生成细小的Al3Ti、Al3Zr粒子,提高焊缝区的显微硬度,但焊缝中气孔增多。熔合线附近靠母材侧存在等轴晶薄层,原位反应增加等轴晶薄层的宽度。新生成第二相颗粒的弥散强化作用提高焊缝区的力学性能。合金元素的添加对焊接接头热影响区的影响不大,由于实际热输入量很低,焊缝强度系数约为0.9。     

5A06的焊接工艺与性能

采用电子束工艺焊接5A06铝合金,对获得的焊接接头进行了焊缝外观检查、无损检测和显微硬度测试以及X射线衍射分析,分析焊缝区、母材的显微组织和接头性能。结果表明,采用焊接工艺参数(加速电压40 k V、聚焦电流245.8 m A、电子束流38 m A、焊接速度77 mm/min;带扫描)焊接的整批产品,经过X射线探伤,焊缝内部无裂纹、夹渣,无气孔缺陷,焊缝中Mg烧损较小,焊接接头中焊缝区硬度较母材降低。另外在焊接接头中焊缝区和母材的相组成基本相同,但是焊缝中Al和Al Fe3相组成明显增多。焊缝外观、内部质量、熔深均满足产品的使用要求。     

TiAl/40Cr高频感应钎焊接头的界面组织及力学性能

以Ag-Cu-Ni-Li为钎料对TiAl与40Cr进行了高频感应钎焊,研究了TiAl/40Cr钎焊接头的界面组织和力学性能.采用扫描电镜、电子探针、X射线能谱分析仪等分析了界面组织及生成相,测试了接头的抗拉强度及界面生成相的显微硬度.结果表明:钎料与2种母材发生界面生反应成Al3Ti、Ag[s,s]、Ti(CuAl) 2、Ti2Ni和TiC等多种反应相,接头界面结构Al/A为Til3Ti/Al3Ti十Ag[s,s]/Ti(CuAl)2 Ti2Ni Ag[s,s]/TiC/40Cr.在实验所选的工艺参数范围内,当连接温度θ=850℃,保温时间t=180 s时,接头的抗拉强度达到265 MPa.     

RuTi/1060Al脉冲熔化极氩弧熔-钎焊接头组织特征

对RuTi钛合金与1060Al进行脉冲熔化极氩弧熔-钎焊(P-GMAW),采用扫描电镜(SEM)、显微硬度仪等对RuTi/1060Al接头显微组织进行分析;对焊缝中的析出相及钛合金侧过渡区进行能谱(EDS)元素分布分析.结果表明,RuTi/1060Al接头焊缝由α-Al树枝晶及分布于树枝晶边界的α-Al+Si共晶组织组成.焊缝中出现了由Ti(Al,Si)₃金属间化合物组成的条状、块状析出相.RuTi钛合金与焊缝之间形成了一层厚度小于10 μm、主要由Ti(Al,Si)₃金属间化合物组成的锯齿状过渡区.随着焊接热输入的增加,Ti/Al过渡区由锯齿状向条状变化.钛合金热影响区主要由针状α″马氏体与条状α'马氏体组成,显微硬度为2.16~2.65 GPa.     

DP590双相钢和6082铝合金异种金属激光焊接头组织与性能研究

对1.2 mm厚的DP590双相钢和6082铝合金进行钢上铝下搭接形式的异种金属激光焊接试验。结果表明:当激光功率为2700 W,焊接速度为30 mm/s,离焦量为0 mm时可以获得较好质量的接头;在焊缝界面处形成了Fe Al和Fe3Al等脆性金属间化合物;接头的抗剪强度为23.7~31.5 MPa;接头焊缝中心的硬度值最高,且从母材侧进入焊缝区域时存在一个明显的硬度值跃升界面。     

SiCp/Al复合材料电子束焊接接头组织及性能

对SiCp/Al复合材料自身进行电子束焊接,研究了其接头成形、焊缝组织、热影响区组织及接头力学性能.结果表明,SiCp/Al复合材料自身直接电子束焊接时,接头的主要缺陷是焊缝成形差、易形成两侧堆积颗粒物的凹槽;焊缝组织中存在界面反应产生的灰白色初生硅、深灰色针状相Al4C3以及Al-Si共晶中的浅灰色针状共晶硅,形成脆性区,拉伸断裂位置便在此处,断裂为脆性断裂.熔合区附近硬度较高,与焊缝区组织及硬度差异较大.接头的最高强度为73 MPa,仅占母材平均抗拉强度的41％.     

不同焊速下Ti6Al4V激光焊接头显微硬度、组织和晶粒取向联系（英文）

为了提高对Ti6Al4V钛合金激光焊接接头中各微区的显微组织和微区力学性能的理解,对不同焊接速度下接头中显微硬度曲线的分布趋势及其与显微组织和取向差之间的关系进行研究。从焊缝中心到母材,熔合线附近的显微硬度值(Hm)最高。在同一接头中,Hm随着焊缝宽度增加而增加;在不同接头中,Hm随着不均匀度增加而增加。从焊缝到母材,随着马氏体含量减少和初始α相含量增多,显微硬度逐渐降低。当显微组织主要由马氏体组成时,在较宽的焊缝中或在不同焊速接头的焊缝中心,显微硬度随着冷却速率、马氏体大小和马氏体的晶界取向差而变化;焊缝较窄时,冷却速率等引起的显微硬度的差异较小。     

Inconel 600热电偶套管焊接的组织和性能研究

采用等离子和TIG分别对Inconel 600热电偶套筒进行焊接,研究不同焊接方法对Inconel 600显微组织及其性能的影响。母材为全奥氏体组织,主要由γ、γ′(Ni_3Al)以及Cr_(23)C_6碳化物组成,夹杂着些许氧化物颗粒。结果表明,等离子接头中析出的碳化物Cr_(23)C_6多于TIG焊接头,热影响区碳化物Cr_(23)C_6含量减少。焊缝显微硬度均低于母材,但等离子接头的焊缝显微硬度略大于TIG焊焊缝。     

AZ80镁合金真空电子束焊接头组织及性能研究

采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射、拉伸试验、显微硬度测试等方法对AZ80镁合金真空电子束焊接头的微观组织和力学性能进行了研究。结果表明,接头成形良好,没有明显的热影响区,焊缝狭窄,呈钉子形;焊缝区域主要由细小的α-Mg相和少量的β-Mg_(17)Al_(12)相组成;焊缝中心组织为细小的等轴晶,其尺寸为8~18μm;与母材相比,焊缝中Mg含量减少,Al含量增加。接头强度不低于母材的,焊缝硬度高于母材的;焊接接头的拉伸断口呈脆性断裂特征。     

高强钛合金TIG焊接

进行了高强钛合金Ti17的TIG焊接,利用X射线探伤检测焊接质量,金相显微镜和扫描电镜观察接头组织及拉伸断口;测试了母材及接头力学性能。结果表明,Ti17焊缝为针状组织,硬度低于母材,HAZ组织明显长大,硬度高于母材,接头拉伸时为韧性断裂,接头延伸率比母材高,接头拉伸强度达到母材的75％～80％.     

Ti对SiCp/6092铝基复合材料激光焊焊缝组织和性能的影响

采用不同厚度的Ti箔作为填充材料对SiC_p/6092铝基复合材料进行激光焊接,分析不同含量Ti元素对焊缝组织和焊接接头力学性能的影响. 结果表明,Ti箔的加入可以有效改善熔池流动性,从而减少焊缝区的工艺型气孔. 同时,填加Ti箔可以避免激光直接照射在母材上引起的低熔点元素烧损. 在激光的照射下,Ti箔完全熔化并与在热传导作用下部分熔化的母材金属发生冶金反应,Ti元素含量过少时,界面反应得不到有效抑制,焊缝中仍分布有大量的脆性相,Ti元素对焊接接头的力学性能改善不明显;Ti元素含量过多时,Ti元素在熔池中未能扩散开,富余的Ti元素与Al元素反应生成Al₃Ti. 过分长大的Al₃Ti呈片状,将对接头的力学性能不利. 因此,向熔池中加入适量Ti元素有利于改善熔池冶金反应,从而提升接头力学性能,焊接接头的最大抗拉强度可达206 MPa.     

Al-Mg焊丝的Ti6Al4V/5A05Al熔钎焊接接头的组织性能

为实现Ti/Al熔钎焊接头组织性能的优化,采用Al-Mg焊丝进行Ti6Al4V/5A05Al异种金属的熔化极氩弧熔钎焊。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等对Ti/Al界面组织结构和接头断口形貌进行了分析,采用万能力学试验机对接头的抗拉强度进行了测试。结果表明,采用Al-Mg焊丝配合合适的焊接工艺可实现钛与铝的可靠焊接,钛与焊缝之间通过形成一层厚度1～5μm的芽状TiAl_3反应层实现良好的钎焊结合;Ti/Al界面附近未发现未焊透、裂纹等微观缺陷。拉伸测试中大多数接头断裂于铝侧焊接热影响区中,接头最高抗拉强度达243 MPa。与Al-Si焊丝相比,采用Al-Mg焊丝时Ti/Al熔钎焊接头的抗拉强度获得了显著提高。     

Q345/IN825复合板焊接接头组织与性能

对Q345/IN825复合板复层与基层分别采用钨极氩弧焊(GTAW)和埋弧焊(SAW)进行焊接试验。采用光学显微镜、扫描电镜对焊缝显微组织及主要合金元素分布进行了分析,利用拉伸、冲击和硬度试验测定了接头的力学性能。结果表明,基层焊缝组织为珠光体和针状铁素体,复层焊缝组织为树枝晶奥氏体,复层母材侧热影响区的奥氏体组织有明显粗化现象,复层焊缝中发现有Nb元素富集产生的析出物。接头的抗拉强度介于Q345和IN825母材强度之间,拉伸断裂发生在母材部位;焊缝金属冲击韧性低于母材;焊缝硬度高于母材硬度。焊缝金属与母材之间没有发生明显的元素迁移,确保了复层焊缝的耐蚀性。     

纯Ti等离子弧焊接头性能与组织研究

对Ti ASME B-265 Gr.2钛材进行了等离子弧焊焊接工艺研究,通过拉伸试验、弯曲试验、金相显微镜观察等方法对焊接接头性能与组织进行了研究。结果表明:采用合适的等离子弧焊焊接工艺,可以获得良好的焊缝及力学性能优良的钛材焊接接头;焊接接头的焊缝中心、熔合区附近及热影响区均为锯齿状的α组织;从焊缝中心到母材,焊接接头显微硬度整体硬度略高于母材,焊接接头的显微硬度在热影响区达到最高,在热影响区和基体交界处最低。     

焊接工艺对高铌Ti3Al合金电子束焊接接头显微组织和显微硬度的影响

利用OM,SEM,XRD,TEM和显微硬度等方法对电子束焊接Ti3Al 高铌金属间化合物接头区域的显微组织特征进行了分析.结果发现:焊缝区域组织主要为有序亚稳态残余β相(B2相),其结晶形态为胞状束晶,焊缝区域存在一定程度的层状偏析;热影响区晶粒长大明显,晶粒的多边化过程不充分;熔合区和热影响区的显微硬度显著高于母材,焊缝中心区在整个焊缝部分硬度最低.     

不同焊接工艺下304不锈钢焊接接头组织及力学性能的研究

分别采用手工电弧焊(SMAW)和钨极氩弧焊(GTAW)对304不锈钢进行焊接,采用光学显微镜、显微硬度计、万能试验机对焊接接头的组织及力学性能进行了观察分析及测试。结果表明:两种焊接工艺焊接接头的组织均为奥氏体,SMAW焊缝区为粗大树枝晶,而GTAW的焊缝区为细小的树枝晶,焊缝与母材熔合良好;GTAW接头的显微硬度均高于SMAW,接头从焊缝区到热影响区到母材硬度均呈先上升后下降的趋势,SMAW和GTAW焊缝区的硬度分别为175 HV和205 HV;SMAW和GTAW接头的抗拉强度分别为623.6 MPa和690.7 MPa,断裂位置均为母材,弯曲试验合格,接头塑性良好;GTAW接头组织和性能优于SMAW。     

SiC_p/2024与2219铝合金电子束焊接

分别采用电子束对中焊、偏束焊技术,研究了Si C颗粒增强铝基复合材料Si Cp/2024与2219铝合金的接头组织及力学性能.结果表明,对中焊时接头易出现Si C增强相的偏聚,同时发生严重的界面反应,生成大量脆性相Al4C3,接头抗拉强度最高为104 MPa.采用偏束焊工艺可以很好地抑制界面反应,通常只在焊缝上部与Si Cp/Al热影响区上部生成少量脆性相Al4C3,接头抗拉强度最高可达131 MPa.试件均断裂在母材界面反应层上,且为明显的脆性断裂.不同工艺下接头横截面硬度分布存在突变区,该区域在Si Cp/2024熔合区附近,该处脆性相Al4C3的生成导致硬度升高.     

铝/钛异种金属冷金属过渡熔钎焊接头分析

以ER4043的铝焊丝对6061铝合金和TA2纯钛进行CMT熔钎焊,采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)分析了焊接接头的微观组织特征,并通过拉伸试验对接头进行了力学性能的评定. 结果表明,焊接接头具有熔焊和钎焊双重性质:铝母材局部熔化,与熔化的焊丝金属混合后凝固形成焊缝;而没有熔化的钛母材通过Ti原子的扩散与焊缝金属形成金属间化合物结合层的钎焊界面. 钎焊界面处反应层可分为靠近钛板一侧的连续层Ti₃Al和向焊缝内部生长的锯齿状的反应层TiAl₃. 当钛板坡口角度为30°时,钎焊界面化合物生长均匀良好,接头会断裂在铝母材的热影响区,最高抗拉强度达到197.5 MPa.