铝/钛异种金属激光/激光-CMT复合熔钎焊工艺及其组织与力学性能

选用5A06铝合金和Ti6Al4V钛合金为母材,ER4047焊丝和粉状Nocolok钎剂为填充材料,采用激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊两种焊接方法,并对两种焊接接头的微观组织和力学性能进行对比分析.结果表明,激光熔钎焊与激光-CMT复合熔钎焊在合适的焊接工艺下均容易获得连续、稳定的焊接接头.铝/钛激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊焊缝中部组织均为α-Al固溶体和Al-Si共晶组织.激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊均在钛合金上表面处界面反应层最厚,其厚度分别小于10和6μm.激光熔钎焊焊缝偏钛侧界面主要为锯齿状,激光-CMT复合熔钎焊焊缝偏钛侧界面主要为层片状.激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊焊接接头均断裂在焊缝区,焊接接头平均抗拉强度分别为252和209 MPa,激光熔钎焊比激光-CMT复合熔钎焊接头抗拉强度高20%,而激光-CMT复合熔钎焊比激光熔钎焊焊接效率提升约1.5倍.     

铝/钢金属超声波辅助激光熔钎焊组织及性能

采用Al-Si合金作为填充金属,在超声波辅助激光熔钎焊条件下,实现了铝/钢异种材料的连接。研究了超声振动对接头界面结构、焊缝金属的晶粒尺寸及力学性能的影响。不施加超声振动时,在焊缝与钢的界面热源中心处形成了三层总厚度范围为8. 3～12. 3μm的金属间化合物,远离热源中心处金属间化合物厚度范围为1. 5～2. 6μm,接头强度较低且断裂位于焊缝与钢的界面处。应用700 W超声振动后,填充金属对钢的润湿能力增加,焊缝晶粒尺寸由32μm降低至19μm,界面处金属间化合物为0. 5～1. 0μm的连续薄层θ相。这些共同导致断裂改变至铝合金侧熔合线附近的焊缝中,接头强度是不施加超声振动时强度的1. 6倍。     

镁/铜异种金属激光填丝熔钎焊接特性分析

对T2纯铜板与AZ31B镁合金板以搭接接头形式进行激光填丝熔钎焊试验,研究了等热输入下激光功率对镁/铜界面附近物相结构、分布和接头性能的影响. 结果表明,在适当的焊接工艺参数下可获得成形良好并具一定强度的镁/铜搭接接头,抗剪强度最大可达164.2 MPa,为镁合金母材的64%. 激光功率较低时,镁/铜界面主要为极薄的Mg-Cu共晶组织. 当激光功率较高时,从焊缝侧到铜侧,界面组织为α-Mg+(Mg,Al)2Cu共晶组织/Mg2Cu+Cu2Mg金属间化合物/Mg-Al-Cu三元化合物/Mg2Cu+Cu2Mg金属间化合物;焊缝侧到铜侧,硬度先增大而后突然减小,再缓慢增大,结合面附近达到最大硬度165 HV. 金属间化合物是影响焊接接头性能的主要因素,接头在此处发生脆性断裂.     

激光毛化对铝/钛激光熔钎焊界面组织及性能的影响

针对铝/钛接头界面脆性化合物层导致接头性能变差的问题,采用纳秒激光器对钛合金表面进行点阵和直线处理,改变表面微观形貌,并开展6061铝合金和TC4钛合金激光熔钎焊。结果表明,随着点间距的减小,钎料铺展能力显著增强,激光表面毛化处理有效改善了焊缝表面成形,且直线处理的效果弱于点阵处理;毛化处理对于界面化合物的种类影响不大,均为脆性Ti-Al化合物,主要是改变了凹坑处化合物的生长方向和形态;点阵式处理使铝/钛激光焊接接头拉伸载荷提升5%~21%,毛化处理的凹坑很好地阻碍了裂纹的扩展,而直线式处理对铝/钛接头的性能影响不大。指出了下一步的工作重点是如何在毛化处理的前提下提高熔融钎料的润湿效果,在改善接头力学性能的同时保证异种金属的润湿。     

铝/钛异种合金激光熔钎焊接头特性

以C02激光为热源，以A1Si12焊丝为填充材料，对Ti-6Al-4V钛合金和5056铝合金异种材料激光熔钎焊进行研究，采用SEM、EDS、XRD和金相显微镜分析接头的微观结构特征，通过拉伸实验评定接头的力学性能。研究结果表明：所得接头具有熔焊和钎焊双重性质，即铝母材局部熔化，为熔化焊，而钛母材与焊缝金属之间存在金属间化合物层钎焊界面；钎焊界面上部的金属间化合物层组成复杂，可分为2层，即呈针状或芽状的Ti-Al-Si系金属间化合物层和以Ti-Al系金属间化合物为主的连续层；钎焊界面下部的金属间化合物层较薄；拉伸试样断裂倾向于发生在紧邻钎焊界面的焊缝上，平均抗拉强度为298．5MPa。     

铝合金/不锈钢预涂层钨极氩弧熔钎焊接头的特性

通过在不锈钢表面预涂钎剂层,采用铝硅共晶钎料实现铝合金/不锈钢TIG熔钎焊连接,获得具有熔焊与钎焊双重性质的对接接头,运用OM、SEM、EDS分析接头的微观组织及成分,通过拉伸实验评定接头的力学性能.结果表明:铝母材局部熔化,与液态钎料混合后凝固形成焊缝,焊缝组织主要由α(Al)基体和在晶界析出的Al-Si共晶相组成;不锈钢不发生熔化,液态钎料与不锈钢在界面反应形成不均匀分布的金属间化合物层,最大厚度不超过10 μm,界面上部金属间化合物较厚,呈锯齿状,主要相成分为α(τ5)-Al7.4Fe2Si;界面下部金属间化合物较薄,呈细须状,由α(τ5)-Al7.4Fe2Si+α(Al)混合相构成;接头的平均抗拉强度为90.6 MPa,焊缝/不锈钢界面下部为连接的薄弱环节,成为断裂的起始位置.     

6061铝合金/316L不锈钢CMT熔钎焊工艺

对1.5 mm厚6061铝合金和2 mm厚316L不锈钢进行搭接焊,所选焊丝为4043铝硅焊丝。运用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计及万能拉伸试验机研究了焊接工艺参数对焊缝成形及焊接接头界面组织与力学性能的影响。研究结果表明,焊接参数对焊接接头宏观形貌有显著的影响,钎焊界面处不可避免的生成以FeAl_3,Fe_2Al_5为主的金属间化合物相。拉剪试样断裂于钎焊金属间化合物层处,金属间化合物层厚度过大或过小都会影响焊接接头抗剪强度,厚度为1. 5μm时试样抗剪强度最高可达50 MPa。     

Ti/Al异种合金激光熔钎焊过程气孔形成机制

采用矩形光斑CO2激光为热源,以AlSi12作为填充焊丝进行钛/铝异种合金的激光熔钎焊试验,发现气孔是导致接头失效的一个主要因素。结果表明,钛/铝异种合金激光熔钎焊的气孔缺陷主要是由镁元素的气化所致。光束的偏移量及激光功率是影响气孔产生的主要因素。界面棒状的金属间化合物长度低于10μm时一般不产生气孔,而气孔的直径与焊缝内部的微观组织有关。     

7075/TC4异种金属CMT Advanced+P熔钎焊特性分析

基于CMT Advanced+P焊接方法,以ER5356铝合金焊丝对7075铝合金和TC4钛合金组成的搭接接头进行熔钎焊试验,并对接头进行微观组织及力学性能分析. 结果表明,焊接接头主要由焊缝区、铝合金侧热影响区和钎焊界面区组成;焊缝区主要是等轴晶;铝合金侧热影响区的晶粒表现出轧制特性,并在晶界附近析出大量金属间化合物;钎焊界面区存在由钛侧向焊缝区进行生长的锯齿状金属间化合物层,该化合物层厚度1 ~ 2.5 μm,主要由Al-Ti金属间化合物组成;接头拉伸后断裂位置位于铝合金侧热影响区附近,断裂类型属于混合断裂,最高抗剪强度达到293.1 MPa.     

Ti/Al异种合金电弧熔钎焊接头界面断裂行为分析

采用TIG电弧的方法实现了钛合金与铝合金熔钎焊连接,分析了不同焊丝形成的熔钎焊接头的界面组织和断裂特征.结果表明,纯铝接头界面为单一的TiAl3相,裂纹主要沿着TiAl3反应层与焊缝之间的界面扩展.拉伸时首先从坡口拐角启裂,当裂纹扩展至接头反面时,断裂扩展形式转变为从焊缝金属撕裂,接头抗拉强度为139MPa.添加Al-Cu-La焊丝的接头界面结构为TiAl3+ Ti2Al20La双化合物层,拉伸时沿TiAl3反应层与钛合金界面开裂,以界面内的微裂纹为裂纹源并向反应层内扩展,属于准解理断裂,接头抗拉强度达270 MPa.稀土La元素作用下形成的双化合物层是提高接头强度的关键.