以Ti-Zr-Cu-Ni-Fe合金为中间层的Ti3Al/TiAl瞬间液相扩散连接

采用瞬间液相扩散焊方法,以自主设计的Ti-Zr-Cu-Ni-Fe系新型合金作为中间层,实现了Ti₃Al基合金与TiAl异种材料之间的连接.利用扫描电镜、电子探针以及X射线衍射分析等方法对接头界面微观组织和物相进行了分析.结果表明,Ti₃Al/TiAl接头主要由富Ti相、Ti₂Al反应层、α₂-Ti₃Al相以及溶入了Al元素的残余中间层组成;随着焊接温度的升高,中间层与母材的溶解与扩散变得更加强烈,使得Ti₂Al反应层厚度增加,残余中间层的数量减少.抗剪测试结果显示,焊接接温度在880~1010℃范围内时,提高焊接温度有利于接头强度的提高;接头在室温下的最大抗剪强度达到502 MPa,在500℃下为196 MPa.     

Fe3Al合金与Q235钢扩散焊界面元素的扩散

对Fe3Al／Q235扩散焊界面附近元素的分布进行计算并通过电子探针进行测定。结果表明，界面附近Al、Fe元素分布计算值和实测值的扩散趋势一致。随着加热温度和保温时间的增加，Fe3Al／Q235扩散焊界面附近元素的扩散距离增大。Fe3Al／Q235扩散焊界面过渡区宽度与保温时间的关系符合抛物线生长规律，保温时间超过60min后界面过渡区宽度不再明显增加。     

基于BP神经网络的Ti3Al基合金本构关系模型的建立

应用THERMECMASTER-Z型热模拟试验机对Ti3Al基合金进行等温恒应变速率压缩试验,在变形温度为950～1350℃、应变速率为0.001～10s-1、最大真应变为1.2下获得流动应力数据。采用流动应力数据,并基于BP神经网络方法,建立了该合金的高温本构关系模型。结果表明,BP神经网络建立的高温本构关系模型具有很高的预测精度,可用于指导Ti3Al基合金热变形过程的有限元模拟和热加工工艺的制定,为本构关系模型的建立提供了一种准确有效的方法。     

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。     

Ti_3Al基合金瞬间液相扩散连接接头组织与力学性能

采用TiZrNiCu合金作为中间层材料研究了Ti3Al基合金的瞬间液相扩散连接,采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)及电子万能试验机研究了接头的组织结构与力学性能.结果表明,采用TiZrNiCu作为中间层可以实现Ti3Al基合金的TLP扩散连接,能形成完整的接头.较高的连接温度和较长的连接时间有利于获得成分和组织较为均匀的接头.随着连接温度的提高和连接时间的延长,接头连接区宽度增大,反应层数量减少.当连接温度为900℃,连接时间为60min时,接头组织主要为钛固溶体,TiAl和TiCu.接头抗剪强度最高,可达420.1MPa.     

Fe3Al基合金焊接技术的研究进展

针对Fe3Al基合金工程化应用亟待解决的焊接问题,从熔焊、固相焊及钎焊3个方面综述了目前国内外Fe3Al基合金焊接技术的研究现状和最新进展。对不同焊接工艺下焊接接头的显微组织与力学性能做了详细介绍。并探讨了目前焊接技术中存在的问题及解决措施。最后展望了Fe3Al基合金焊接技术的发展趋势。     

Fe3Al/18-8扩散焊接头的组织特征分析

采用扫描电镜，X射线衍射仪和透射电镜分析了Fe3Al／18-8扩散焊接头的显微组织特征。结果表明，加热温度1040℃、保温时间60min、焊接压力15MPa时获得的Fe3Al／18-8扩散焊接头抗剪强度达226MPa。接头处形成具有三个扩散反应层的过渡区，其相结构依次由(FeAl Fe3Al)、Ni3Al相和α-Fe(Al)固溶体组成。显微硬度峰值为610HM，不存在FeAl2(820HM)、Fe2Al5(990HM)和FeAl3(1030HM)等脆性相，有利于保证Fe3Al／18-8扩散焊接头的组织性能。     

不同钎料对Ti3Al基合金钎焊接头强度及界面微观组织的影响

研究了Ti3Al基合金真空钎焊及接头组织性能;分析了不同钎料对接头界面组织和剪切强度的影响,初步优选了钎料,优化了钎焊连接规范参数;利用电子探针、扫描电镜和X射线衍射等方法对接头进行了定性和定量分析.结果表明:采用NiCrSiB钎料连接时,在界面处有金属间化合物TiAl3、AlNi2Ti和Ni基固溶体生成,TiAl3和AlNi2Ti的生成降低了接头的剪切强度;采用TiZrNiCu钎料连接时,在界面处有金属间化合物Ti2Ni、Ti(Cu,Al)2和Ti基固溶体生成,Ti2Ni和Ti(Cu,Al)2的形成降低了接头的剪切强度;采用AgCuZn钎料连接时,在界面处生成TiCu、Ti(Cu,Al)2和Ag基固溶体,TiCu和Ti(Cu,Al)2的生成是降低接头剪切强度的主要原因;采用CuP钎料连接时,在界面处生成了Cu3P、TiCu和Cu基固溶体,CuaP和TiCu使接头的剪切强度降低;对于NiCrSiB钎料,当连接温度为1 373 K,连接时间为5 min时,接头的剪切强度最高为219.6 MPa对于TiZr-NiCu钎料,当连接温度为1 323 K,连接时间为5 min时,接头的最高剪切强度为259.6 MPa;对于AgCuZn钎料,当连接温度为1 173 K,连接时间为5 min时,接头的最高剪切强度为125.4 MPa;对于CuP钎料,当连接温度为1 223 K,连接时间为5 min时,接头的最高剪切强度为98.6 MPa;采用TiZrNiCu钎料连接Ti3Al可获得最大接头强度.     

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金属间化合物手弧焊连接的界面研究

对"半陶瓷材料"Fe3Al金属间化合物,用不锈钢焊条进行了手弧焊连接.采用光学显微镜、扫描电镜和能谱分析、X射线衍射等测试手段对接头连接界面的微观组织、特征点的化学成分和相结构等进行了分析研究.结果表明焊缝与母材基体结合良好.界面及两侧合金元素扩散的浓度呈梯度变化,尤其Al元素在焊缝中扩散的浓度梯度最显著.界面虽然有元素扩散,但没有明显的新相生成.     

保温时间对瞬时液相扩散连接的Ti3Al /Ti2AlNb接头微观结构及力学性能的影响

采用Ni-Ti复合箔片作为中间层,在990 ℃、低连接压力（0.1 MPa）下,通过瞬时液相（TLP）扩散连接制备了Ti₃Al/Ti₂AlNb异种合金接头。分析了保温时间（10~90 min）对Ti₃Al/Ti₂AlNb接头微观结构及力学性能的影响,并研究了TLP扩散连接接头的界面演变和形成机制。结果表明,Ti₃Al/Ti₂AlNb接头具有典型的“Ti₃Al | Al_0.5Nb_0.5Ti₃ | 残余 Ni | NiTi | NiTi₂ | 残余 Ti | Al_0.5Nb_0.5Ti₃ | Ti₂AlNb”多层梯度结构。随着保温时间的延长,接头的抗剪切强度先增大后减小,当保温时间达到60 min时,Ti₃Al/Ti₂AlNb接头的抗剪切强度最大,达到167±12 MPa。另外,接头的断裂主要发生在Ti₂AlNb/Ti附近的NiTi₂层,并向Ti层延伸,呈现出脆性断裂的特征。     

Ti3Al激光焊接接头EBSD试样的制备

采用电子背散射衍射(EBSD)技术研究Ti3Al基合金焊接接头的微观组织和织构对于改善焊接接头的使用性能有着重要的意义,而电子背散射衍射样品的制备质量对其成像效果有着重要影响.对比离子减薄、电解抛光和机械化学抛光3种方法制备Ti3Al基合金焊接接头EBSD试样的效果.结果表明,与其它方法相比,机械化学抛光更适合于Ti3...     

Ni3Al单晶高温合金过渡液相扩散焊工艺

采用KNi3中间层,对Ni3Al单晶高温合金进行过渡液相扩散焊,分析不同焊接保温时间的接头和基体组织的变化,测试接头的高温持久性能.结果表明,1 240℃保温12 h,TLP扩散焊接头局部区域有少量的γ＋γ＇共晶组织及小块状的硼化物组织,其它区域均为与基体组织一致的γ＋γ＇双相组织;基体γ＇相由四方形转变成不规则状.焊接接头在1 000℃高温持久强度达到标准状态的基体强度90%.试样组织出现γ＇相筏形化,焊缝区域筏形组织粗化,且形状不规则,与持久应力方向呈一定角度.     

Cyclic oxidation behaviour of Ti3Al-based alloy with Ni-Cr protective layer

The influence of a thin 80Ni-20Cr (at.%) protective coating on the cyclic oxidation of a Ti-24Al-11Nb (at.%) alloy based on Ti₃Al at 600 and 900 °C in air was investigated using scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS) and X-ray diffraction analysis (XRD). The results of the oxidation tests showed that deposited Ni-Cr layer provides an improved oxidation resistance due to the formation of protective oxide scale which barriers the outward Ti diffusion into the scale. In some extent surface formation of the nitride layer also prevents diffusion of alloying elements from the matrix. Although oxidation at 900 °C is faster than that at 600 °C, a remarkable reduction in mass gain of the alloy with protective coating was observed. The thickness of oxide scale on the coated samples is approximately two times less than that formed on the uncoated samples treated under the same exposure conditions (120 h).     

钛合金与GCr15扩散连接界面组织特征与性能

钛合金/轴承钢异种结构连接困难是制约钛合金广泛应用的瓶颈.采用电子拉伸显微硬度测试、SEM扫描、能谱、X射线衍射等分析手段,分析研究了Ti-6Al-4V/Cu/GCr15真空扩散焊接头的力学性能、组织结构特征、连接界面的原子扩散机制、反应相生成及其分布范围.结果表明,在焊接压力4.9MPa,焊接时间1.8ks条件下,接头的抗拉强度随焊接温度升高而增大,1273K达到最大为206MPa.延长焊接时间会导致金属间化合物厚度增大,对接头性能不利.接合界面间生成的α-Ti(Cu)固溶体,有固溶强化效果,对提高接头性能有利.而生成的金属间化合物Ti2Cu,Ti2Cu3,(Ti3Cu4)FeTi中的TixCuy对接头性能影响较大,导致接头强度下降.铜作为钛合金与GCr15的中间过渡层不宜过厚.     

Ti3AlC2掺杂SPS法制备Ti2AlC/TiAl复合材料的研究

通过2TiC-Ti-1.2Al体系的原位热压反应制备了Ti₃AlC₂陶瓷,然后以59.2Ti-30.8Al-10Ti₃AlC₂(wt%)为反应体系,采用放电等离子烧结技术制备出Ti₂AlC/TiAl基复合材料。借助XRD、SEM分析了产物的相组成和微观结构,并测量了其室温力学性能。结果表明：原位热压烧结产物由Ti₃AlC₂和TiC相组成,Ti₃AlC₂呈典型的层状结构,TiC颗粒分布在其间。SPS法制备的Ti₂AlC/TiAl基复合材料主要由TiAl、Ti₃Al和Ti₂AlC相组成,Ti₂AlC增强相主要分布于基体晶界处,表现为晶界/晶内强化作用。力学性能测试表明：Ti₂AlC/TiAl基复合材料的密度、维氏硬度、断裂韧性和抗弯强度分别为3.85 g/cm₃、5.37 GPa、7.17 MPa?m_1/2和494.85 MPa。     

白铜/钢双金属管的瞬间液相扩散连接

用扫描电镜组织观察、能谱微区成分分析、显微硬度、剪切试验、反复弯曲试验等方法,研究了以H62黄铜为中间层的B10白铜/20钢双金属管的瞬间液相扩散连接.结果表明,在950～1 000 ℃扩散退火0.5～2 h,白铜与低碳钢可以获得良好的冶金结合;黄铜与白铜间成分连续过渡,形成跨越界面的晶粒组织;在钢/黄铜界面,温度较低、时间较短时,形成珠光体富集带;高温长时间扩散,Cu,Ni,Zn向Fe中扩散形成硬度较高的组织,使界面塑性下降.