电场作用下40Cr/QCr0.5的超塑性固态压接

基于外加电场可改善材料的超塑性和钢与铜超塑性固态压接的可行性,将材料电致超塑性效应与固态压接技术有机结合以开发新的电致超塑性固态压接技术,具有重要的使用价值和工业应用前景. 结果表明,在非真空、无保护气氛下,预压应力为56.6 MPa,初始应变速率为1.5×10-4/s、压接温度为710～800℃、压接时间为0～8 min、电场强度为0～3 kV/cm时,40Cr/QCr0.5压接接头的抗拉强度达到甚至超过QCr0.5母材强度,QCr0.5侧接头胀大率不超过4%.当电场强度为3 kV/cm时,40Cr与QCr0.5的压接接头形成了良好的冶金结合.     

钢与铜合金超塑焊接接头形成过程物理模型

基于40Cr待焊面表层实施激光淬火组织超细化处理后,与QCr0.5异材实施恒温超塑性固态焊接可行性分析与接头形成过程分析,探讨了恒温超塑性固态焊接接头形成的物理模型.试验结果表明:焊接接头形成过程大致为:接合面紧密接触→界面处QCr0.5首先发生常规塑性变形、超塑性变形等→氧化膜破碎→新界面贴紧→QCr0.5磨痕凸起处与40cr发生连接→连接面积逐渐增大→界面两侧原子发生互扩散→形成界面冶金结合区、原界面消失.     

Crl2MoV钢焊接区表面高频淬火后的超塑性焊接

对Crl2MoV钢进行表面高频淬火后超塑性焊接,选用的工艺参数为：加热温度为800℃,焊接时间t=5min,预压应力σ0=56．6MPa,初始应变速率ε0=2．5×10^-4s^-1。对接头组织进行了观察和分析。试验结果表明,焊接区局部高频淬火后的Crl2MoV钢在其超塑变形温度及应变速率范围内,经短时间超塑焊接,其接头抗拉伸强度可以达到母材值。     

不同组织超细化预处理下的异种钢超塑焊接

通过对40Cr/T10A钢试样及试样待焊面表层分别实施盐浴加热循环淬火、高频淬火及激光淬火的组织超细化预处理,探讨了钢待焊表面组织对40Cr/T10A异材恒温超塑焊(ISSW) 工艺及接头质量的影响.试验结果表明,钢待焊表面组织对ISSW接头的形成有重要影响.待焊面组织越细,ISSW所需焊接温度向低温区移动,初始应变速率向高应变速率区域移动,ISSW所需时间越短;即使待焊双方一方实施组织超细化,也可实现接头抗拉强度达到40Cr母材的强度,但ISSW所需压接时间稍长.ISSW属小变形焊接,接头变形主要集中在原界面附近的淬火区,且T10A侧的变形均大于40Cr侧.     

添加QCr0.8阻隔层的钛/钢电子束焊接接头组织与性能

采用1.5 mm厚QCr0.8铬青铜作为阻隔层进行了TA15钛合金与304不锈钢的电子束焊接,重点分析了焊接接头的横截面形貌、微观组织和力学性能。结果表明,焊缝中存在约0.5 mm宽的未熔QCr0.8阻隔层,实现了Ti元素与Fe元素的物理隔离,避免了Ti-Fe化合物的形成。铜/钢侧焊缝由铜基固溶体与铁基固溶体组成。而钛/铜侧焊缝中V元素的加入很好地抑制了Ti-Cu界面化合物的大量生成,焊缝组织由铜基固溶体、(Ti,V)基固溶体及少量Ti-Cu化合物组成,提高了该区域的强度和塑性。未熔铜阻隔层在热作用下发生软化,接头拉伸断裂发生在未熔的QCr0.8上,接头抗拉强度为293 MPa,为塑性断裂模式。     

Isothermal superplastic solid state bonding of 40Cr and Cr12MoV steels based on surface modification

Based on the feasibility of isothermal superplastic solid state bonding of 40Cr and Cr12MoV steels, the surfaces of both steels to be bonded were ultra-fined through high frequency hardening, then the superplastic solid state bonding were conducted, the microstructure and fracture surface of bonded joint were observed and analysed, and bonding mechanisms was researched. The experimental results show that with the sample surfaces of 40Cr and Cr12MoV steels after the high frequency hardening, under the prepressing stress of 56.6 MPa, initial strain rate of 1.5×10~(-2) min~(-1) and at the bonding temperature of 800-820℃, the superplastic solid state bonding can be carried out in about 3.5min, and the joint strength is up to that of 40Cr steel base metal and the radial expansion ratio of the joint does not exceed 6%. The superplastic solid state bonding parameter of both steels is within the ranges of the isothermal compressive superplastic deformation of Cr12MoV steel, and the deformation in Cr12MoV steel side near the interfacial zone of joint presents the characteristic of superplasticity. In bonding process, the atoms in two sides of joint interface have diffused each other.     

304不锈钢与QCr0.8铬青铜填加铜焊丝的电子束焊接

采用填铜焊丝对304不锈钢与QCr0.8铬青铜进行电子束焊接。采用正交试验法研究不同工艺参数对焊接接头抗拉强度的影响,并对焊接工艺参数进行优化。优化工艺参数如下：束流30 mA,焊接速度100 mm/min,送丝速度1 m/min,束偏移量-0.3 mm。对优化后接头组织的分析结果表明,焊缝主要由树枝状α相与少量球形ε相组成;仅在焊缝区的上部出现铜的混合不均匀;而在铜侧熔合线附近存在一个铜的熔化但未混合区,该区域晶粒长大严重,是接头的最薄弱区。显微硬度测试结果显示,焊缝硬度随固溶体中铜含量的增加而减小。接头的最高抗拉强度为276 MPa。     

待焊表面组织对异种钢超塑性焊接的影响

对40Cr／T10A钢试样及试样待焊表面分别用盐浴加热循环淬火、高频淬火及激光淬火的组织超细化预处理，探讨了钢待焊表面组织对40Cr／T10A异材恒温超塑焊（ISSW）工艺、接头组织及性能的影响。试验结果表明，钢待焊表面组织越细，ISSW所需焊接温度向低温区移动、初始应变速率向高应变速率区域移动、ISSW所需时间越短；即使待焊双方一方实施组织超细化，也可实现接头拉伸强度达40Cr母材强度的ISSW，但所需压接时间稍长。ISSW接头中存在着明显的“界面超细晶区”、“过渡区”等组织特征区域。     

基于铬青铜超塑变形的铬青铜/钨合金固相焊接

探讨了在铬青铜超塑变形条件下实现铬青铜与钨合金固相焊接的可行性及影响因素 ,试验表明 ,将铬青铜与钨合金试样待焊表面认真清洗后对接 ,并施加 10～30MPa的预应力 ,然后在 740～ 80 0℃、初始应变速率 (1.6 7～ 13 .3)× 10 -4 s-1变形条件下恒温压接 3～ 10min即可实现接头剪切强度达铜基母材强度的固相焊接。焊接过程中铬青铜发生了超塑性流变 ,钨合金变形甚微 ,原界面两侧原子发生了明显扩散     

焊接区表面高频淬火后钢的超塑焊接

探讨了结构钢与工具钢待焊接区表面高频淬火后超塑焊接的可行性及影响因素。试验表明,焊接区局部高频淬火后的结构钢与工具钢在其超塑变形温度及应变速率范围内,经短时超塑压接即可实现接头抗拉强度达到母材强度的固相焊接。     

置氢TC4钛合金激光焊接接头超塑变形组织均匀性分析

文中采用置氢处理的方式对钛合金激光焊接接头超塑性变形组织均匀性展开研究,研究不同的置氢量对TC4钛合金激光焊接头变形均匀性和组织均匀性的影响,并引进变形不均匀性系数和组织均匀化系数来进行表征. 结果表明,置氢可以调节钛合金激光焊接接头中相组成,改善焊接接头超塑性变形均匀性. 随着置氢量的增大,组织均匀化系数越大,组织均匀化程度越高;在相同置氢量,变形温度的升高或初始应变速率的降低均会使均匀化程度上升,并在置氢量1.30%、变形温度920 ℃、应变速率1×10-4s-1的条件下接头组织均匀化系数达到了95%.     

激光淬火后40Cr与Cr12MoV固态焊接的工艺研究

利用对40Cr钢与Cr12MoV钢分别进行表面激光淬火预处理后进行固态焊接试验,探讨了焊接工艺参数（焊接温度、焊接时间、应变速率、保温过程等因素）对焊接质量的影响。焊接温度过低,拉伸强度不高,但焊接温度太高材料抗氧化性下降,同时对提高生产率、节能降耗产生不利影响。焊接时间过长,晶粒长大,接头强度降低。表面激光淬火使表层组织显著细化,超塑性机制得到充分发挥。试验结果表明：预压应力为56．6MPa,加热温度为800℃,焊接时间为5min,保温时间为10min可达到高质量的固相焊接。     

置氢对钛合金激光焊接接头超塑变形均匀性的影响

采用置氢处理的方法提高TC4钛合金激光焊接接头的超塑性变形均匀性,并提出表征不均匀性系数K进行定量表征.结果表明,当置氢量超过0.29%时,随着含氢量的升高,钛合金焊接板的超塑性能降低,即峰值流动应力增加、截面收缩率降低.但接头的超塑性变形均匀性增加;随置氢量的升高,母材截面收缩率下降幅度大于焊缝截面收缩率下降幅度.变形不均匀系数K可以表征置氢TC4激光焊接接头超塑性变形过程中焊缝与母材变形不均匀性. K值随着含氢量的增大、变形温度的升高以及应变速率的降低而增大. K值在含氢量1.299%,变形温度920℃,应变速率10-4 s-1时达到最大0.84.     

组织超细化预处理工艺对超塑焊接头变形的影响

以结构钢（40Cr)与工具钢（T10A）为研究对象,探讨了压前2种不同组织超细化预处理工艺（整体循环淬火和高频淬火）对恒温超塑焊接接头变形的影响。试验结果表明：压前组织越细,其接头变形越大;与40C r侧相比,T10A侧接头变形均较大。     

On the model of solid state joint formation under superplastic forming conditions

The peculiarities of solid state joint (SSJ) formation under conditions of superplastic forming (SPF) were investigated for the titanium alloy VT6S (Ti-6Al-4V). The influence of annealing and SPF on the change of state of the alloy surface was considered. A significant role of grain boundary sliding (GBS) in the formation of both surface microrelief and SSJ was established. It was shown that SSJ formation under SPF conditions is primarily a deformation process. Corresponding schemes of the appearance of surface microrelief and SSJ formation are proposed.     

Simulation of the elastic deformation of laser-welded joints of an austenitic corrosion-resistant steel and a titanium alloy with an intermediate copper insert

The macro- and microstructures and the distribution of elements and of the values of the microhardness and contact modulus of elasticity along the height and width of the weld metal and heat-affected zone of austenitic corrosion-resistant 12Kh18N10T steel (Russian analog of AISI 321) and titanium alloy VT1-0 (Grade 2) with an intermediate copper insert have been studied after laser welding under different conditions. The structural inhomogeneity of the joint obtained according to one of the regimes selected has been shown: the material of the welded joint represents a supersaturated solid solution of Fe, Ni, Cr, and Ti in the crystal lattice of copper with a uniformly distributed particles of intermetallic compounds Ti(Fe,Cr) and TiCu₃. At the boundaries with steel and with the titanium alloy, diffusion zones with thicknesses of 0.1–0.2 mm are formed that represent supersaturated solid solutions based on iron and titanium. The strength of such a joint was 474 MPa, which corresponds to the level of strength of the titanium alloy. A numerical simulation of the mechanical behavior of welded joints upon the elastic tension–compression has been performed taking into account their structural state, which makes it possible to determine the amplitude values of the deformations of the material of the weld.     

铜/镀镍钢微电阻点焊接头形成机理

采用微电阻点焊对纯铜和镀镍钢片异种金属进行了点焊连接,通过拉剪试验、光学显微镜、扫描电镜和能谱分析,研究了镀层金属镍在铜/镀镍钢片微电阻点焊冶金过程中对接头形成和接头强度的影响. 结果表明,铜/镀镍钢片微电阻点焊接头的形成机理包括固相连接和熔化连接,其形成过程为: 铜和镀层镍在锻压力和析出热量下,形成固相连接;在铁和镀层镍之间开始熔化;镀层镍被熔化的金属向边缘处挤压,镍在边缘处与铁、铜形成了新的组织;熔核的形成. 在两种不同的接头形成机理下,其拉伸断口都有呈抛物线状或拉长的韧窝出现.     

D406A钢的光纤激光-电弧复合焊接性能

对低合金超高强度钢(D406A)进行了光纤激光-电弧复合焊接,在最佳工艺参数条件下,研究了装配间隙对D406A焊接性能的影响.结果表明,装配间隙的最佳范围为0.6~1.0 mm.另外在最佳工艺条件下,对焊缝形状、焊接接头组织、硬度及力学性能进行了研究.结果表明,焊缝金属可以分为电弧区、激光-电弧复合区及激光区,并且激光区与电弧区相比组织细小;3个区域的硬度分布最高值均出现在热影响区(HAZ);经热处理后,焊接接头力学性能基本与母材相同.     

1.6%C超高碳钢的电致超塑性压缩行为及其与40Cr钢的电致超塑性焊接

以热机械处理获得的超细晶1.6%C超高碳钢为研究对象,借助电致超塑性压缩试验研究了电场强度和初始应变速率对超高碳钢超塑性的影响,并探讨了其与40Cr钢电致超塑性焊接的可行性.实验结果表明,在压缩温度780℃、初始应变速率(0.5-5.0)×10-4 s-1,试样接正极环状电极接负极条件下,超高碳钢的应力应变曲线呈现出明显的超塑性压缩流变特征,其应变速率敏感性指数为0.46;当电场强度为3 kV/cm时,其超塑稳态流变应力降低10%以上.在焊接温度780℃、初始应变速率1.5×10-4 s-1、预压应力56.6MPa、电场强度3 kV/cm条件下,超高碳钢与40Cr钢实现了电致超塑性焊接,其接头拉伸强度达到533 MPa,比不加电场时增加15%.     

钛合金针状焊缝组织的超塑性变形机理

钛合金激光焊缝是非理想的针状组织,对其超塑性变形机理的研究可进一步推进钛合金LBW/SPF技术的实际应用,也对材料成形机理的发展具有一定意义.研究结果表明,TC4钛合金激光焊接试样具有良好的超塑性变形能力,在变形过程中,焊缝发生两次重要的组织转变,即针状组织片层化和片层组织等轴化的组织转变.片层组织在应力作用下,通过断裂、解体和等轴化的过程而转变成等轴晶粒.片层断裂的主要机制是动态再结晶和应力挤压作用;片层解体的主要机制是晶界滑动和转动作用,接头组织的塑性流动机理为晶粒滚动和晶界滑动机理.