Reaction-Diffusion Bonding of High Nb Containing TiAl Alloy

采用Al箔作中间层在1200℃/2 h条件下通过反应扩散连接成功实现了高铌TiAl合金(TAN)的焊接,深入研究了接头的界面微观组织结构和连接机理。结果表明:连接过程中Al箔熔化成液相后与高铌TiAl反应在接头中形成了连续的TiAl3化合物层;在高温扩散作用下,TiAl3化合物逐渐转变为γ-TiAl相;最后经焊后热处理形成了γ+α2层片组织。另外,当直接采用高铌TiAl合金的热处理工艺进行焊接时,亦可以获得具有层片组织的接头。     

辅助TIG电弧对铝合金/不锈钢MIG熔-钎焊接头形成机制及显微组织的影响

利用一种新型的复合熔-钎焊工艺焊接铝合金和不锈钢。在MIG熔-钎焊工艺中,因钢的导热性差而导致焊缝钢侧的温度梯度变化剧烈,利用TIG电弧加热钢侧可改善这一现象。TIG辅助电弧改善了熔融金属在钢基体上的润湿性,使熔融金属能充分地在钢侧焊接坡口区正面及背面充分润湿,所得接头成形良好;增加了金属间化合物层内Cr、Ni的含量,提高了其力学性能;同时,改变了化合物层的形貌,增强了其与焊缝的结合强度。TIG辅助焊接工艺下获得接头的平均拉伸强度（146.7 MPa）明显高于无辅助TIG电弧下接头的拉伸强度（96.7 MPa）。     

Synthesis and characterization of carbon nanotubes reinforced Al-Si-Cu brazing powder

In this paper, an approach to synthesizing carbon nanotubes （ CNTs ） reinforced A1-Si-Cu brazing powder was studied, which was accomplished by in-situ growth of the CNTs on the Al-Si-Cu powder at a relatively low temperature by plasma enhanced chemical vapor deposition （ PECVD ）. The synthesis parameters were optimized. The component of brazing powder was analyzed by X-ray diffraction （ XRD ）. The microstracture and dispersity of as-grown CNTs were investigated by scanning electron microscopy （SEM）. The graphitization and defects were characterized by Raman spectroscopy. The asgrown CNTs on Al-Si-Cu powder disperse uniformly and have moderate length and density, meanwhile its sp2 structure dominates minor quantity of amorphous carbons and defected carbon structures.     

Mechanical response of the TiAl/steel brazed joint under torsional load

An attempt to investigate the mechanical response to the torsional load, torsional tests of TiAl/steel brazed joints were conducted at room temperature. The TiAl/steel joints used in the torsional loading tests were brazed under the optimum parameters of 1173 K and 300 s . Torsional strength, fracture path and the behavior of the reaction phases were studied. The results show that the average torsional strength of the joints with the diameters of 13 mm, 16 mm and 20 mm is 136 N?m, 270 N?m and 490 N?m, respectively; which is 81.9%, 85.5% and 86.2% of the TiAl base metal, respectively. Fracture path and crack propagation process analysis shows, when subjected to the torsional load, Ag-based solid solution is deformed and cracks germinate at the interface of Ag-based solid solution/AlCu₂Ti particles or Ag-based solid solution/AlCu₂Ti layers, grow up and propagate into the Al Cu Ti brittle reaction layers, then propagate into the TiAl base metal, subsequently result in failure.     

钴基合金TIG堆焊层界面组织及性能的研究

采用钨极氩弧焊在X45CrSi9-3钢基体表面堆焊钴基合金。堆焊后,将堆焊试样分别放入500、550、650、700、750及780℃的热处理炉中对其进行热处理。对不同温度热处理后堆焊层的硬度进行了测试,采用光学显微镜观察了母材及不同温度热处理后堆焊层的金相组织。研究结果表明:在氩弧焊热源作用下,X45CrSi9-3钢表面发生微熔。钴基合金进入熔池后并未与基体发生剧烈的熔池搅拌。堆焊后,堆焊层界面平齐,无气孔及裂纹等缺陷,实现了冶金结合。钴基合金堆焊层的组织为共晶碳化物相(Cr,Fe)7C3和基体相γ(Co)。(Cr,Fe)7C3呈共晶形貌,并将γ(Co)夹于其间。随着焊后热处理温度的提高,堆焊层洛氏硬度值增加;热处理温度达到750℃时,其硬度值最高,进一步提高热处理温度,硬度值略有下降。     

铝锂合金搅拌摩擦焊研究

采用柱形带螺纹搅拌针搅拌摩擦焊接5 mm厚铝锂合金轧制板材,并对接头组织、力学性能及断裂特性进行了研究.接头形成差别明显的三个区域:焊核区、热机影响区和热影响区.拉伸实验表明,接头强度随着焊接速度的提高先增加,并于v=60mm/min处达到最大值340MPa;当v＞60mm/min时,接头强度迅速下降.铝锂合金搅拌摩擦接头断裂模式为韧脆混合型断裂,并以脆性断裂为主.     

钎缝圆角几何形状对Al-Al2O3钎焊件剪切应力分布的影响

异种材料连接结构中由于被连接材料的热膨胀系数不匹配,焊后冷却过程将在钎焊件内部导致较大的应力。同时,钎缝圆角几何形状对这一热应力分布有重要影响。本文采用有限元数值模拟方法研究了钎缝圆几何形状对Al-Al2O3异种材料钎焊件内部剪切应力分布的影响。计算结果表明,钎缝圆角的最佳几何形状为钎缝伸出长度略大于钎缝高度的凹型。     

Al—Al2O3结构件钎缝处的剪切应力分布与热膨胀匹配

采用有限元数值模拟方法研究了冷却过程顺Al-Al2O3异种材料结构件钎缝处导致的剪切应力分布。计算结果:了大剪切应力位于钎缝圆角处和靠近钎缝圆角的Al2O3陶瓷／Cu镀层金属界面处，同时中间层合金的热膨胀系数与Al的热膨胀系数相匹配时，可以最大限度减少剪切应力。     

扩散连接界面物理接触行为的动态模型

通过把连接初期可能存在的不影响连接进程的空洞排除掉，并把中间层与屈服极限较小的母材一体化，提出了既能真实反映实际表面几何形状及连接时表面间的接触几何特性，又能简化紧密接触与接合面积数学处理过程的扩散连接接头接触界面几何模型。分析了扩散连接过程的重要阶段-物理接触阶段，并建立了相应的接合面积计算模型。利用此模型可以很好地解释扩散连接接头界面不同区域接合强度不同的现象。模型显示，在扩散连接的物理接触过程中，不同区域的接合能力不同，剪切应力对促进界面空洞的塑性变形及弥合发挥着非常重要的作用。     

石英纤维复合材料与因瓦合金的胶接辅助钎焊连接分析

通过表面涂覆活性胶改性的方法,实现了石英纤维复合材料与因瓦合金的胶接辅助钎焊连接.结果表明,含有钛的液态活性胶在焊接加热过程中与石英纤维复合材料表面纤维发生反应,并通过Ag-Cu共晶钎料层、铜中间层与因瓦合金获得致密连接,接头产生TiO,TiC,CuTi,Fe2Ti等化合物,其结构可表示为QFSC/TiO+Si+TiC+Cu(s,s)/CuTi+Cu(s,s)+Ag(s,s)/Cu(s,s)+Ag(s,s)+Fe2Ti/Invar.由不同钎焊温度接头的剪切性能对比试验得出,在850℃保温15min时的接头抗剪强度达到最大值44MPa.表面涂覆活性胶对钎料润湿的促进作用、活性金属元素Ti与复合材料纤维的化学反应及接头焊缝区产生的化合物生成相是影响连接性能的主要因素.