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.     

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。     

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。     

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。     

连续SiC纤维增强钛基复合材料横向高温变形机理研究

针对连续SiC纤维增强钛基复合材料(SiC_f/Ti)成形的技术难题,利用沿垂直纤维方向基体具有大变形的能力,可以采用超塑成形/扩散连接技术(SPF/DB)成形出复合材料空心构件。在不同工艺参数条件下,测试了SiC_f/Ti复合材料的横向高温变形规律,并分析了变形温度、应变速率、纤维含量等工艺参数的影响规律,对不同参数条件下拉伸试件的微观组织和断口形貌进行了对比,分析了复合材料的高温变形机制。     

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。     

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.     

NiCuNbCr焊料Ti_3Al/GH4169合金氩弧焊接头的组织及性能

采用钨极氩弧焊方法,使用自行设计制备的NiCuNbCr合金作为焊料,实现Ti3Al基合金与GH4169高温合金异种材料之间的焊接。采用扫描电镜(SEM)及能谱分析(XEDS)等方法对接头横截面的微观组织进行分析。结果表明:GH4169/焊缝界面以及焊缝均主要由Ni元素的固溶体组成,其中固溶了Cu,Fe,Cr,Nb几种元素;而焊缝/Ti3Al界面分为3层组织,其相组成从Ti3Al母材到焊缝方向依次为:固溶了Ni和Cu元素的Ti2AlNb相、Al(Ni,Cu)2Ti金属间化合物及(Nb,Ti,Mo)固溶体;(Ni,Nb,Cr)及Ni(Cu,Ti)固溶体;Ni的固溶体,固溶元素为Cu,Nb和Cr。接头的平均室温抗拉强度为140.7MPa。拉伸试样断裂于被焊Ti3Al母材表面的扩散反应层,它主要由固溶了Ni和Cu元素的Ti2AlNb相与Al(Ni,Cu)2Ti金属间化合物组成,该界面是Ti3Al/GH4169接头的薄弱环节。     

材料超塑性和超塑成形/扩散连接技术及应用

大量的工程材料都具有超塑性,以材料超塑性为理论基础的超塑成形/扩散连接技术是先进制造技术的一种,在航空航天等许多工业部门得到了越来越多的应用.分析了材料超塑性现象,超塑性变形机理研究进展,超塑成形/扩散连接技术的理论基础.以及超塑成形/扩散连接复合工艺的技术优势、研究进展和应用现状,并展望了超塑成形/扩散连接技术的发展趋势.     

Ti2AlNb合金工程成形技术

Ti2AlNb是一种具有低密度、较好强塑性匹配(23~650 ℃)和高温疲劳性能优异的航空航天材料,近30年来受到了广泛关注,尤其是国内研究人员围绕Ti2AlNb合金的工程化研究开展了大量工作。受限于Ti2AlNb金属间化合物的本征脆性和缺口敏感性,目前仍难找到稳定、高效和经济的Ti2AlNb复杂构件成形技术。接近工程化应用的成形技术主要包括热变形和粉末热等静压成形,面向工程应用的成形技术难题在于如何改善Ti2AlNb合金的均匀性。     

铝锂合金无中间层扩散焊接工艺研究

概述了铝锂合金超塑成形 /扩散焊接技术的现状 ,研究了铝锂合金无中间层扩散焊接工艺 ,通过选取适当的工艺参数和焊接前化学处理 ,使焊件获得较高的剪切强度。     

铝锂合金无中间层扩展焊接工艺研究

概述了铝锂俣金超塑成形／扩散焊接技术的现状，研究了铝锂合金无中间层扩焊接工艺，通过选取适当的工艺参数和焊接前化学处理，使焊件获得较高的剪切强度。     

Superplastic Forming and Diffusion Bonding for Sandwich Structure of Ti-6Al-4V Alloy

Superplastic forming and diffusion bonding (SPF/DB) is a well-established process for the manufacture of components almost exclusively from Ti-6AI-4V sheet material. The sandwich structure of Ti-6AI-4V alloy is investigated. The effects of the microstructure on the SPF/DB process were discussed. The microstructure at the interfaces and the distribution of thickness were researched.     

SUPERPLASTIC FORMING WITH DIFFUSION BONDING(SPF/DB)OF ALUMINIUM ALLOYS

铝合金的超塑成形和扩散焊接组合工艺(SPF/DB)在工程制造领域里具有巨大的潜在应用价值,在国际上很受重视。本文简要介绍了SPF/DB 的发展状况、工艺特点和应用前景,着重对这一工艺的难点—铝合金的扩散焊接工艺和理论问题进行了综述评论,提出了一些讨论性意见。     

LF6铝合金的超塑性／扩散连接组合工艺试验及理论研究EI

本文研究了ＬＦ６铝合金的超塑性／扩散连接组合工艺，用变形和再结晶的方法细化晶粒，成功地进行了ＳＰＦ／ＤＢ工艺试验，利用电子探针观察了扩散连接接头的界面微观区域，并从机理上分析了金属的超塑性／扩散连接两种工艺之间的内部联系及其金属学行为。     

Microstructure and mechanical properties of TA1/3A21 composite plate fabricated via explosive welding

ABSTRACT

The microstructure and mechanical properties of explosively welded TA1/3A21 composite plate were studied. The results suggested that the bonding interface had a wavy appearance, and two types of Ti–Al solid solutions were found in the crest region. Most of the interfaces had a thin diffusion layer with a thickness of approximately 3?µm, and no brittle intermetallic compounds were formed. The interface of the explosively welded TA1 Ti/3A21 Al composite plate exhibited reliable shear and bending properties. The propagation of the facile cracks initiated at the Ti–Al solid solution/Al interface, and the Ti–Al solid solution region at the vortex could be terminated by the Ti matrix. In addition, the complex bonding interface structure inhibited the crack propagation along the interface.     

Effect of a high-temperature cycle on the mechanical properties of silicon carbide/titanium metal matrix composites

The effects of fibre/matrix interface strength and thermal residual stresses on the mechanical properties of a silicon carbide/titanium composite were investigated. A 3-ply [0/90/0] composite was subjected to a simulated superplastic forming/diffusion bonding (SPF/DB) temperature cycle which changed fibre/matrix interfacial strength and thermal residual stresses in the composite. The [0/90/0] composite subjected to the SPF/DB process showed a 25% decrease in ultimate tensile strength (UTS) and a 30% decrease in failure strain compared to the as-fabricated (ASF) material. The fatigue life for the SPF/DB specimens was approximately 50% lower than the ASF specimens. The fracture surface of the ASF specimens was very irregular accompanied by substantial fibre pull-out as compared to the planar fracture surface of the SPF/DB cycled specimens that showed negligible fibre pull-out. The large changes in the tensile strength and fatigue life due to the SPF/DB cycle are explained by a difference in the failure mechanisms occurring as a result of the SPF/DB-induced changes in the strength of the fibre/matrix interface and higher thermal residual stresses. Unreinforced titanium was also tested to study the effect of the SPF/DB cycle on the matrix static properties. Fibres were etched from the composite and then individually tested for modulus and strength. Finally, a microscopic examination of the fibre/matrix interface was performed to study the effects of the SPF/DB cycle on the interface.     

铝-钛异种金属钎焊技术的研究

介绍了铝-钛合金复合结构的优点和应用前景,分析了铝-钛异种金属之间焊接的难点及存在的主要问题,总结了关于铝-钛异种金属真空钎焊、高频感应钎焊、熔钎焊以及搅拌摩擦钎焊技术的研究现状,并讨论了各种焊接技术的主要特征。