高熵合金(CoCrFeMnNi)/铜真空扩散连接的界面行为及接头性能研究

用固态扩散方法实现了CoCrFeMnNi高熵合金与铜在温度750~850℃下的良好连接,利用扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)、能谱(Energy disperse spectroscopy,EDS)分析、显微硬度测试及拉伸试验研究扩散反应温度对其界面反应行为和接头力学性能的影响,结合菲克扩散第二定律计算和分析Cu原子在高熵合金中的扩散系数。结果表明:Cu在高熵合金一侧的扩散速率大于高熵合金组元在Cu侧的扩散,随温度增加,高熵合金组元向Cu侧扩散时其在扩散区内原子浓度分布降低的程度按MnCrFeCoNi的顺序依次减小。理论计算表明,Cu在高熵合金中的平均扩散系数明显小于铜在不锈钢中的平均扩散系数。经扩散反应后,Cu/高熵合金界面附近均可形成FCC型固溶体组织的反应层,无金属间化合物产生。所有扩散连接接头拉伸后其断裂均发生在远离界面的铜侧,随扩散焊温度升高,其抗拉强度和应变有所降低,其中750℃时铜的抗拉强度与应变分别达到最大值224MPa和33%。     

钨、钼、镝等离子共渗时镝的扩散行为及机理

采用辉光等离子渗金属技术在碳钢表面制备了钨钼合金渗层和钨钼镝合金渗层,利用菲克第二定律计算了钨原子和钼原子的扩散激活能,分析了稀土镝可能存在的两种扩散模型。结果表明:在离子轰击和非平衡条件下,基体表面的空位浓度升高,合金元素的扩散激活能下降,使稀土镝的原子扩散速率增加,且对钨、钼原子的扩散产生促进作用;在扩散初期,稀土镝的扩散模型为"空位交换扩散"模型,在扩散进行到一定程度时为"稀土-空位复合体"模型。     

Fe3Al/18-8异种材料扩散焊界面的元素扩散

本文根据Fick第二定律对不同焊接工艺条件下Fe3Al/18-8异种材料扩散焊界面元素的浓度分布进行了数值计算,分析了加热温度和保温时间对界面附近元素扩散距离及形成的中间过渡层的影响,并与实际试验测定值进行了比较.实测和计算结果表明,在加热温度1333K和保温时间45～60 min条件下,Fe3Al/18-8异种材料进行扩散焊接可以获得良好的中间过渡层,从而满足整个焊接接头的使用要求.     

镁和钛异种金属冷金属过渡焊接接头微观组织及力学性能的分析

采用冷金属过渡焊接技术,对AZ31B镁合金、工业纯钛TA2异种金属熔钎焊焊接性进行探索研究,从焊接接头的微观组织、元素分布状况研究其连接机理。结果表明:冷金属过渡焊接技术是一种适用于镁、钛异种金属连接的有效方法。通过在过渡区和结合面形成新相可以实现镁、钛的有效连接。焊接接头的焊缝区主要由镁的固溶体?-Mg,骨架状的镁铝金属间化合物Mg17Al12,以及颗粒状分布的Mg17Al(Zn)12组成。镁钛结合面主要靠钛和铝的金属间化合物Ti3Al,以及镁铝金属间化合物Mg17Al12和Mg17Zn12连接。同时,焊接过程中Ti原子以及Al原子的扩散对其结合也有一定的影响。因此,焊接过程中必须保证足够的热输入量,以确保钛母材的熔化及钛、铝原子的扩散,从而提高其结合强度。     

TiZrCuNi钎料真空钎焊纯钛TA1接头界面的显微组织和钎料元素扩散行为

用Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni钛基非晶钎料真空钎焊纯钛TA1后,研究了钎焊接头界面的显微组织和钎料元素扩散行为。结果表明:钎焊接头由钎焊缝、钎焊缝与母材界面区、细小针条状物扩散区、密集条片状物扩散区和粗大条片状物扩散区组成,对应的组织分别为β相、β相+细小条状α相、魏氏体、粗大魏氏体+(Ti,Zr)2(Cu,Ni)金属间化合物、α相+Ti2(Cu,Ni)+Ti Ni Fe金属间化合物;镍元素向钛基体中扩散的距离最长,铜元素的扩散距离居中,而锆元素的扩散距离最短;锆元素均能与α-Ti和β-Ti形成连续固溶体,但β相固溶锆原子的能力强于α相固溶锆原子的能力,铜元素和镍元素均主要固溶在β相中。     

铜/铝合金冷压-扩散复合焊接接头的显微组织

用冷压-扩散复合连接技术焊接T2铜与2A50铝合金,用SEM、EDS、XRD等方法对焊接接头进行了分析.结果表明:T2铜与2A50铝合金经200 MPa冷压+(515～525)℃×90 min热扩散和100 MPa热压+(515～525)℃×90 min扩散后,能在结合界面形成2 mm的异种金属焊缝;焊缝中铜的质量分数为56.91%,铝为43.09%;焊缝中CuAl2质量分数为56.4%,明显高于2A50铝合金的(7.6%);焊缝中没有单质铜.     

超声诱导瞬间液相焊焊接以Ag-28Cu为中间层的过共晶Al-Si合金

在大气环境中,应用超声诱导瞬间液相焊的方法,焊接以Ag-28Cu为中间层的Al-50Si合金。研究了超声振动时间、焊接温度对接头微观结构演变和Si颗粒迁移的影响。分析了Si颗粒增强的完全固溶体接头的快速形成过程。阐述了剪切强度与超声振动时间和接头组织之间的关系。在520℃焊接温度下,超声振动仅3s,接头发生了界面冶金结合。超声振动15s时,获得了Si颗粒增强的完全固溶体接头。焊接温度对Ag、Cu和Al之间的相互扩散产生影响。随着温度的增加,原子扩散加快。由于超声在固-液体介质中的效应,使得基体金属与中间层表面的氧化膜得到快速破除,基体金属与中间层产生元素扩散。当扩散达到一定浓度时,基体金属与中间层发生冶金反应,形成Al-Ag-Cu三元共晶液相,并且Si颗粒迁移进三元共晶液相中。随着超声振动时间延长,在超声振动、压力作用下,三元共晶合金减少,直至完全消失,剩余的Al(Ag,Cu)固溶体保留在焊缝中,焊缝闭合,获得了Si颗粒增强的完全固溶体接头。Si颗粒的迁移和三元共晶合金的挤出影响接头的剪切强度。剪切强度随超声振动时间的延长而增加。超声振动15s的剪切试样,其断裂发生在基体金属侧,属于韧性断裂,接头剪切强度最高,达到约123MPa。     

铝/铜电弧熔钎焊接头界面组织及演变研究

采用旁路耦合电弧焊方法实现了铝合金与紫铜的熔钎焊,并研究焊后退火下铝/铜界面组织的演变。采用扫描电镜观察焊后及不同退火工艺下界面微观组织的形貌,同时,通过能谱仪及X射线衍射对界面的物相进行确定,并通过蒙特卡洛结合原胞自动机方法建立界面金属间化合物的热力学-动力学模型,分析了界面组织的演变行为。结果表明,通过旁路耦合电弧方法可实现铝/铜的熔钎焊,铝/铜焊接接头经250～400℃退火3h后,界面处最终形成Cu Al、Cu_9Al4_和Cu Al_2三种金属间化合物,随着退火温度的增加,界面金属间化合物厚度呈线性增加,最大厚度为38.39μm,铜-铝界面金属间化合物的形成由原子间互扩散和界面化学反应共同决定。     

藕状多孔铜凝固界面前沿溶质场的数值模拟

采用金属/气体共晶定向凝固技术制备了藕状多孔铜,建立了凝固界面前沿溶质场模型,采用模型计算分析了工艺参数(凝固速率、氢气压力和温度)对多孔铜结构参数(孔隙率和孔间距)和溶质浓度的影响,并与试验结果进行了对比。结果表明:保持氢气压力和温度不变时,孔间距(λ)和凝固速率(v)呈vλ2=E(常数)的关系;孔隙率主要受氢气压力的影响,孔间距主要受凝固速率和氢气压力的共同影响;模型计算结果和试验结果吻合较好;随着氢气压力或凝固速率的升高,固液界面前沿溶质富集程度越来越大,而随着温度的升高,溶质的富集程度越来越小。     

C/Al-40%Cu复合材料的原位热解-热压法制备及微观结构

以聚乙烯醇缩丁醛为碳源,采用原位热解-热压法制备C/Al-40%Cu(体积分数)复合材料,研究了该复合材料的物相组成、微观结构以及界面反应特性。结果表明:复合材料主要由铝相、铜相、原位生成的碳材料以及少量残留的高分子材料组成,碳材料连续存在于铝、铜相颗粒之间,有效抑制了Al2Cu和Al4Cu9等金属间化合物的生成;复合材料的实测密度接近于理论密度,组织中未见明显孔洞,致密程度较高;复合材料界面结合良好,铝相和铜相、铝相和碳材料层之间均发生了元素互扩散,形成了厚度分别为2.0~3.5μm和1.0~1.5μm的扩散层,铜相和碳材料层之间以机械结合方式连接。     

Al/Cu异种接头钎焊和扩散焊的研究进展

概述了近年来国内外铜铝异种金属钎焊,特别是真空钎焊和扩散焊焊接技术的研究现状,分析了当前Al/Cu连接存在的主要问题。同时指出,控制Al/Cu接头区域中金属间化合物的生成,将会成为今后Al/Cu焊接研究的重点。     

铝合金点焊过程的铜铝合金化研究

观测了LF2铝合金电阻点焊初期至达到电极寿命时焊点表面及Cr—Zr—Cu电极端面宏观形貌的连续变化过程。采用扫描电子显微镜(SEM)，对机加工状态及抛光处理的电极在点焊铝合金后进行了电极端面背散射分析，对机加工状态的电极在点焊铝合金后又进行了电极端面横向及纵向线扫描分析。采用X射线衍射仪，对沿电极轴向的3个不同电极端面进行了X射线衍射物相分析。结果表明，点焊初期，焊点表面即出现局部熔化及电极端面出现明显凹凸不平，电极端面的形貌及其尺寸发生变化，焊点表面成形质量恶化，电极端面加工状态对电极端面铜铝合金化影响不大，点焊过程电极端面存在较多铝，发生了铜铝合金化反应，合金化产物主要是铜铝金属间化合物(CuAl2)。     

Half-transient liquid phase diffusion welding: An approach for diffusion welding of SiCp/A356 with Cu interlayer

Aluminum matrix composite SiC_p/A356 was welded by half-transient liquid Phase diffusion welding (HTLPDW) with a Cu interlayer. The effects of welding parameters and interlayer thickness on the properties of the welded joint were investigated, and the optimal welding parameters were subsequently put forward. The relationship between the tensile strength of the joint and the microstructure was studied by analyzing the microstructure of joint using a scanning electron microscope (SEM) and an electron probe micro-analysis (EPMA). Results confirmed the success of welding aluminum matrix composite SiC_p/A356 utilizing HTLPDW method with a Cu interlayer. Shorter welding time was a prominent characteristic of HTLPDW as compared with conventional transient liquid phase (TLP) diffusion welding. Furthermore, its welded joints had a tensile strength almost 72% of its parent matrix composites, evidently signifying the suitable application of half-transient liquid phase diffusion welding in welding composite engineering structures.     

Fe3Al/18-8异种材料扩散焊界面的元素扩散

本文根据Fiek第二定律对不同焊接工艺条件下Fe3Al／18—8异种材料扩散焊界而元素的浓度分布进行了数值计算。分析了加热温度和保温时间对界面附近元索扩散距离及形成的中间过渡层的影响，并与实际试验测定值进行了比较。实测和计算结果表明，在加热温度1333K和保温时问45～60min条件下，Fe3Al／18-8异种材料进行扩散焊接可以获得良好的中间过渡层，从而满足整个焊接接头的使用要求。     

铝合金/钢异种材料熔钎焊接工艺及其研究现状*

铝合金/钢复合结构以具有重量轻、综合性能高等优势在汽车、航空航天、石油石化、电力、船舶等行业具有广泛的应用前景。但二者之间巨大的理化性能差异,使铝合金/钢板异种金属的焊接仍然存在诸多问题。熔钎焊接工艺是基于母材之间存在的熔点差异,通过精确控制焊接热输入,在确保高熔点母材不熔化的前提下,让低熔点母材和填充金属熔化形成熔焊接头,并与未熔化的高熔点母材形成钎焊连接接头,是适合铝合金/钢复合结构优质高效制备的合适焊接工艺。通过对国内外对铝合金/钢熔钎焊接工艺、接头组织性能调控等方面研究现状的综合评述,讨论了铝合金/钢熔钎焊接技术存在的问题,并对铝合金/钢熔钎焊接技术工程化应用所采取的措施进行阐述。     

电极深冷处理与铝合金点焊的铜铝合金化

进行了铝合金点焊电极的深冷处理实验，测试了深冷处理电极性能。分别对深冷处理电极和未深冷处理电极进行了铝合金点焊电极寿命试验，观测了铝合金点焊过程电极端面及焊点表面宏观形貌。在达到未深冷处理电极寿命时，测试了深冷处理和未深冷处理电极端面的显微硬度，采用X射线衍射方法对深冷处理和未深冷处理电极端面进行了分析。研究结果表明，深冷处理改善了电极的导电、导热等性能，使电极端面产热减少，降低了铝合金点焊过程的铜铝合金化倾向，提高了点焊过程深冷处理电极端面和焊点表面质量。     

焊装生产线计算机监控系统的设计

电阻焊作为一种高效、廉价且机械化和自动化程度较高的连接技术,在汽车工业中得到了广泛的应用.搭建的焊装生产线的计算机监控系统采用R5485通讯协议,以工控机为上位机,下接可编程控制嚣、智能仪表和点焊控制器.根据焊装生产线监控系统的功能要求,采用MCGS组态软件设计的监拉系统实现了焊接参数的精确预置和监测,焊接参数的自动优化,数据的实时采集,建立数据报表和曲线显示,实现了焊点质量在线监测和实时控制.     

铜/铝复层板成形极限视觉测量方法及成形性能

基于数字图像相关法（DIC）与双目视觉技术,提出并实现了一种用于爆炸焊接制备的铜/铝复层板成形极限应变的视觉测量方法,利用有限元模拟结果对该方法进行验证。根据DIC方法获得的板料成形极限应变,分析热处理工艺及接触状态对铜/铝复层板成形极限的影响,使用扫描电子显微镜对界面与断口形貌进行观察分析。结果表明：DIC方法测得的铜/铝复层板失稳破裂时的最大主应变与有限元模拟结果的相对误差为0.1%,且应变值分布与有限元模拟吻合也较好;铝在内层时复层板成形极限大于铜在内层时的成形极限;经过退火处理的铜/铝复层板成形性能优于未退火时的性能;铜/铝复层板发生失稳断裂时,界面产生脱离。     

填料中锌含量和焊接温度对SiC/Al复合材料接头性能的影响

通过烧结铝粉和碳化硅微粒制备SiC/Al复合材料,以组成(质量分数/%)分别为Al-20SiC、Al-20SiC-20Zn、Al-20 SiC-40Zn的填料作为中间层材料,在420,520,600℃焊接温度下对复合材料进行扩散焊接,研究了填料中锌含量与焊接温度对复合材料接头性能的影响。结果表明:在420℃焊接后,接头附近的锌呈明显团聚状态,而在520,600℃焊接后,接头附近未见锌团聚现象,较高的焊接温度有助于锌的均匀扩散;采用Al-20SiC-40Zn填料并在520℃焊接后,接头发生了氧化,形成明显的裂纹;采用Al-20SiC-20Zn填料焊接后试样的剪切强度大于采用Al-20SiC和Al-20SiC-40Zn填料的,且随着焊接温度的升高而增大;随着填料中锌含量的增加,接头的硬度提高,且均高于母材的;接头的硬度随着焊接温度的升高而增大,但增幅减小。