DD3单晶合金短时液相扩散连接接头组织与性能研究

采用D1P和D1F两种中间层合金在1250℃下分别保温10,30min,1,2,4h扩散连接DD3单晶合金.这两种中间层合金是在DD3合金成分基础上添加了一定量的降熔元素硼,分别以粉和箔带形式使用.对上述规范下获得的DD3接头组织和性能进行了研究分析,结果表明, 扩散时间短,D1P中间层合金扩散焊接头组织很不均匀,在中间层合金流入处生成大量光板γ′相,对接头持久性能不利,1250℃下扩散4h接头的980℃持久性能为母材性能的60%;而D1F中间层合金扩散焊接头组织均匀一致,1250℃下扩散4h接头980℃持久性能超过母材性能的70%.     

TiAl合金与高温合金的扩散焊接头组织及性能

采用直接扩散焊和加中间层的扩散焊方法进行了TiAl合金和高温合金异种材料组合的连接实验。在1000℃/20MPa/1h规范下直接扩散焊获得的TiAl/GH2036接头组织中存在大量未焊合的孔洞,接头室温剪切强度平均值仅有16MPa。采用Ti-Zr-Cu-Ni合金作为中间层在935℃加压3MPa保温10min和1h进行了TiAl/GH3536组合接头的液相扩散焊,获得的扩散焊缝中含有Ti3Al,NiTi等多种物相,中间层合金与两侧母材发生作用形成了具有一定厚度的反应层。在935℃/3MPa/1h规范下获得了与两侧母材结合良好的无缺陷扩散焊接头,室温剪切强度达到125MPa。     

Al-Cu双金属复合结构的扩散连接试验研究

应用扩散连方法进行了Al-Cu双金属复合结构的试验研究，比较了不同的焊接工艺，材料组合以及母材状态情况Al合金与Cu的连接性，观察了接头区域的微观组织结构，研究表明，固相扩散连接是一种适用于异种材料连接的有效方法，通过在连接区域形成Al-Cu金属间化合物，达到Al和Cu的有效连接，材料组合，母材原始状态以及连接工艺参数对Al合金与Cu的扩散连接存在着明显的影响。表面镀Ni工艺不但能够有效阻止Al和Cu之间形成脆性相，而且Al和Ni之间形成了良好的扩散连接，改善了接头性能。     

热处理对TiAl/Ti2AlNb放电等离子扩散焊接头微观组织与力学性能的影响

采用放电等离子扩散连接方法,实现了TiAl/Ti2 AlNb合金扩散连接,对焊后的接头进行不同温度的热处理,分析热处理后接头显微组织,并检测接头抗拉强度和显微硬度.结果表明:热处理后Ti2 AlNb母材、TiAl母材和界面处显微形貌无明显变化;Ti2 AlNb热影响区发生B2相向O相转变,由于针状O相的析出,热影响区的显微硬度较焊态显著增加.随着热处理温度的升高,Ti2 AlNb热影响区的显微硬度逐渐减小,接头的室温抗拉强度逐渐增加.当热处理温度为900℃时,接头抗拉强度最大为376 MPa.热处理后接头的断裂方式为脆性断裂.     

Ti-61Ni真空钎焊TZM合金接头界面组织与力学性能

目的 研究不同钎焊温度下获得TZM/Ti-61Ni/TZM接头的微观组织演化及力学性能的变化,为获得可靠钎焊接头提供指导.方法 采用电弧熔炼方法制备Ti-61Ni,将以TZM/Ti-61Ni/TZM"三明治"结构装配的试样放入真空炉中进行不同温度(1200～1280℃)下的钎焊连接,利用SEM和EDS等手段分析钎料与母材之间的相互作用,测试接头的力学性能并分析接头断裂行为,研究温度对接头界面组织演化和力学性能的影响.结果 钎缝主要为TiNi相和TiNi3相,钎料中Ti元素向母材扩散形成Mo(s,s)扩散层;钎焊温度升高,钎缝宽度减小,TiNi相减少,钎料对TZM母材的溶蚀加剧;接头的抗剪强度先升高后下降,接头在TZM母材处断裂.结论 采用Ti-61Ni高温钎料实现了TZM合金的可靠连接,接头典型界面组织为TZM/扩散层(Mo(s,s))/TiNi+TiNi3/扩散层(Mo(s,s))/TZM;当钎焊温度为1240℃时,接头的抗剪强度达到最大值,为121 MPa.     

DZ40M合金TLP扩散焊接头组织及拉伸性能分析

采用不同工艺参数进行了定向凝固钻基高温合金DZ40M的过渡液相扩散焊(TLP-DB)试验,通过金相显微镜、扫描电镜和能谱分析仪进行了接头微观组织观察、典型物相成分测试;测试了接头的高温拉伸性能并进行断口分析.结果表明:采用非晶态中间层所得焊缝主要由钻基固溶体等轴晶粒组织以及晶间碳化物组成.采用合适的连接工艺,能够获得高温强度与母材相当的焊接接头,拉伸测试试样断裂于母材,断口呈韧性断裂特征.     

表面纳米化对高温Ti合金与TiAl合金的扩散连接工艺及力学性能影响

目的研究表面纳米化Ti合金与Ti Al合金异质扩散连接的界面反应、力学性能和工艺条件。方法利用高能喷丸技术对钛合金的表面进行纳米化处理,然后在高温压力真空炉内进行扩散连接实验。结果 Ti合金/Ti Al扩散连接的结合强度与中间层厚度密切相关,当中间层厚度为1.7~2.0μm时,剪切强度最大。结论表面纳米化可以促进原子扩散、增加接头厚度、缩短扩散连接所需的时间。对于扩散界面存在缝隙接头,在无压热处理条下表面纳米化样品可以快速提高焊合率,改善连接质量。     

钛铝金属间化合物合金的扩散连接

钛铝金属间化合物合金具有比重轻、比强度高以厦良好的高温力学性能和抗氧化性，被认为是航空航天和军工领域最具有应用前景的高温结构材料。钛铝金属间化合物合金的工程实用化需要先进的连接技术，保证连接件既能够保留母材的性能而且接头具有高的变形和断裂抗力。固态扩散连接不存在熔化缺陷、焊接热裂倾向和组织热影响区等缺点。被认为是连接钛铝金属间化舍物合全有效的方法之一。本文简要地介绍近十多年来国内外对钛铝金属间化合物合金扩散连接研究的状况与进展。     

Ti_3Al和Ti_2AlNb合金扩散连接界面的组织及力学性能

采用直接扩散连接Ti3Al和Ti2AlNb合金,研究了连接压力、连接温度、保温时间等工艺参数对接头界面组织形貌及性能的影响。利用扫描电镜、能谱分析和X射线衍射等方法观察分析了界面组织结构,并测试了接头的力学性能。结果表明:直接固相扩散连接接头的典型组织为Ti3Al/O相+α2相过渡层/富B2层/Ti2AlNb。当连接温度为1000℃,保温时间60min,连接压力为5MPa时获得的接头室温抗剪强度为635MPa,室温抗拉强度为795MPa,均断裂于Ti3Al母材一侧。经1000℃/60min热循环后Ti3Al母材的抗拉强度下降至原始母材的76%。连接温度低于950℃或保温时间小于60min会导致未焊合等缺陷;温度高于1050℃或保温时间超过120min则导致Ti3Al发生相变。     

DD3单晶合金对开叶片TLP扩散焊工艺探索研究

以我国第一代镍基单晶高温合金DD3为研究对象，采用为DD3合金配制的非晶态箔状中间层合金D1F，对DD3合金瞬间过渡液相扩散焊(TLP扩散焊)接头组织与性能进行了分析，接头高温持久性能达母材性能指标的90％。同时对DD3单晶合金对开叶片扩散焊可行性进行了探索。     

TC4钛合金刚性拘束热自压扩散连接接头疲劳性能分析

利用电子束热源非熔化加热对TC4钛合金进行了刚性拘束热自压扩散连接。通过对不同应力水平下连接接头的疲劳寿命进行测试,绘制了中值疲劳寿命S-N曲线,并结合疲劳断口扫描电镜观察和红外热成像原位观察对连接接头的疲劳性能以及缺陷对连接接头疲劳性能的影响进行了分析。结果表明:TC4钛合金刚性拘束热自压扩散连接接头界面未焊合缺陷易成为疲劳裂纹源,缩短疲劳裂纹萌生的时间,导致接头的总疲劳循环寿命下降,接头疲劳性能相比母材下降。加热时间延长,界面未焊合缺陷减少,连接接头的疲劳性能提高。     

以Ti,Ni薄膜为中间层的钛合金与高温合金低温扩散焊研究

采用磁控溅射技术在TA15钛合金表面沉积Ti薄膜,在DD6单晶高温合金表面沉积Ni薄膜,以Ti,Ni薄膜作为中间层进行低温扩散焊研究.通过X射线衍射分析发现Ti,Ni薄膜均为多晶体结构.采用AFM分析发现,沉积薄膜后,TA15钛合金和DD6单晶基片的表面粗糙度均有所降低.以Ti,Ni薄膜作为中间层在800℃/20MPa/2h规范下实现了TA15钛合金和DD6单晶高温合金的异种材料低温扩散连接.通过扫描电镜和能谱分析表明,Ti,Ni两元素均扩散至另一母材界面,整个接头呈现分层组织,主要为Ti2Ni和TiNi相.     

层状结构TiAl合金钎焊组织及性能

目的揭示层状结构Ti Al合金薄板采用钎料Ti-Zr-Cu-Ni时,在钎焊过程中的扩散行为,以及钎焊后的组织和力学性能。方法对焊缝及周边区域进行电子扫描(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射分析(XRD),明确钎焊过程中的扩散行为以及钎焊接头组织;对钎焊后的层状Ti Al合金进行剪切试验和纳米压痕试验,评价焊缝的力学性能。结果采用Ti-Zr-Cu-Ni钎箔钎焊Ti Al合金板材,Al元素为主要扩散元素,从母材向焊缝进行扩散,在Ti Al合金与钎料界面处生成Ti_3Al金属化合物,在焊缝处生成(Ti,Zr)_2(Cu,Ni)(s,s),Ti_2(Cu,Ni)(s,s),(Ti,Zr)_2Ni(s,s)和α-Ti。焊后接头的剪切强度为252 MPa,裂纹在母材处生成,穿过焊缝扩展到另一侧母材区域发生断裂,焊缝区硬度值高于母材,为12.8 GPa。结论选用Ti-Zr-Cu-Ni钎料在930℃下进行钎焊,能够获得质量良好的接头。     

TiC陶瓷/NiCrSiB/铸铁钎焊连接的界面组织和强度分析

采用NiCrSiB钎料对TiC陶瓷与铸铁进行钎焊连接,分析了接头的界面组织和剪切强度.结果表明:当连接规范一定时,在钎料内部、钎料与母材的界面处有TiC从TiC陶瓷侧扩散过来,同时在钎料内部和界面处有[Ni,Fe]和Ni基固溶体生成.当连接温度为1373K,连接时间为20 min时,接头的剪切强度最高可达78.6 MPa.     

不同取向DD3单晶合金扩散连接接头组织及性能

采用D1F非晶态箔中间层合金对0°+30°,0°+60°取向组合的DD3单晶合金试样进行了TLP扩散焊,研究了被焊单晶合金试样相互之间的取向对接头组织和性能的影响.结果表明:当被焊二母材取向不一致时,由于在焊缝中央存在较大块状γ′相组成的界面,且此界面与外加应力方向垂直,是高温应力作用下的薄弱环节,从而使接头持久性能明...     

置氢质量分数0．4％Ti600合金扩散连接

进行了置氢质量分数0.4%的新型高温钛合金Ti600的真空扩散连接及接头力学性能测试,利用光学金相(OM)、扫描电镜(SEM)分析手段研究了连接工艺参数对界面孔洞弥合的影响以及拉伸断口特点.结果表明:氢元素能够显著提高扩散连接界面孔洞弥合率;随着连接温度的升高、连接时间的延长以及连接压力的增大,界面孔洞逐渐减少;当连接温度T=875℃,保温时间t=60min,焊接压力P=5MPa时,实现置氢Ti600的良好扩散结合,界面扩散孔洞消失;接头室温拉伸强度达1013MPa,为等条件下母材强度的96%,断口呈明显韧窝形貌.     

Cu中间层对GH4099与Mo-Cu合金HIP扩散焊接头的影响

Mo-Cu合金作为一种新型的高温合金材料,既具有高熔点、低膨胀系数等性能,又具备高延展性、高导电导热性等特性,可应用到航空航天、核工业、电子等诸多领域.如何将Mo-Cu合金与耐高温、抗氧化的GH4099高温合金连接制成复合构件,从而避免钼合金高温抗氧化能力较差、易产生低温脆性的缺点,是其作为高温结构材料能够更广泛应用而亟待解决的问题.常规焊接方法难以实现难熔合金的有效焊接,用热等静压工艺可以避免在焊接区域内再结晶,实现对形变速率敏感的材料的大面积连接.鉴于此,本工作采用不同厚度Cu中间层对GH4099/Mo-Cu HIP扩散焊接头质量进行了对比分析,利用PVD/箔纸制备Cu中间层,在一定的工艺参数下对扩散偶进行连接.对不同厚度Cu中间层焊后接头的界面元素迁移、扩散层演化和断口形貌进行了SEM-EDS表征,并用硬度、拉伸和剪切实验测试了接头的力学性能.结果表明:Cu中间层有利于扩散偶的连接,PVD镀层作中间层优于箔纸.     

AlNP/Al复合材料与6061Al低温连接组织演变机理及力学性能EI北大核心CSCD

为了防止在高温下连接电子器件发生破坏,并改善常用的低温SnAgCu钎料对母材25%(体积分数)AlNP/Al复合材料与6061Al合金表面的润湿性,对母材表面进行磁控溅射Ni薄层或Ti/Ni双金属薄层的预金属化处理,再用SnAgCu钎料进行连接,可得到结合良好的接头。双金属化后接头两侧界面组成为母材/Ti-Al/Ti/Ti-Ni/Ni/Ni-Sn-Cu/β-Sn+Ag3Sn。不同元素之间扩散速率的差异导致了界面反应层不同位置的物相成分差异,从镀Ni层向焊缝中心方向,反应层的物相呈(Ni,Cu)3Sn,(Ni,Cu)3Sn2,(Ni,Cu)6Sn5,(Ni,Cu)3Sn4的变化趋势。Ti元素的加入可显著提高镀Ni层与母材的结合力,在250℃下保温1-5 min,钎焊双金属化处理后的母材所得接头抗剪强度可达28-35 MPa,断裂发生在β-Sn基体中。     

Inconel718合金扩散连接接头的组织与性能研究

对细晶Incone1718高温合金无中间层和加Ni箔中间层两种情况下的扩散连接进行了研究,分析了不同的连接温度、连接压力、连接时间等工艺参数对接头剪切强度的影响;通过SEM、EPMA和金相技术对接头微观组织和力学性能进行了分析.确定了获得优质接头的最佳工艺参数区间,即扩散连接温度T=1 050℃,连接压力P=20 MPa,连接时间t=45 min,选用Ni箔作为中间层,厚度为25 μm.     

Ti2AlNb合金与钛基复合材料的低温固相扩散连接机理

Ti2AlNb合金和Ti基复合材料可以使用直接固相扩散的方法进行连接,但较高的扩散温度使得母材发生相变,其接头性能也因此变差。采用Ti箔中间层的方法优化Ti2AlNb合金和Ti基复合材料的固相扩散连接接头性能。结果表明:加入30μm的Ti箔中间层后,扩散连接温度由950℃降低至850℃,变形率由5%降低至1.7%,扩散连接温度的降低有效地改变了接头界面的组织,典型界面组织为Ti2AlNb/富B2相/α+β双相组织/Ti基复合材料,其中接头界面处α+β双相组织的形成提高了接头的强度。最佳扩散连接工艺参数为850℃/60min/5 MPa时,剪切强度达到最大值399MPa,实现了Ti2AlNb和Ti基复合材料在低温下的扩散连接。