钛及钛合金钎焊研究进展

钛合金具有优异的综合性能,广泛应用在空天和海洋等领域,钎焊技术是钛合金部件的关键连接方法,但存在诸多难题,解决钛合金高可靠钎焊连接具有重要的科学和工程意义。从钛的物理和化学性质出发,分析其钎焊特性,介绍钛合金的常用钎焊方法,阐述了国内外钛合金用钎料的研究进展,并描述了几类典型的钛-异种金属钎焊接头的组织和力学性能特征,讨论了工艺参数对接头强韧化的作用机制;并针对钛及钛合金钎焊时存在低溶蚀高强韧钎料缺失、钎焊设备生产效率受限、充分扩散溶蚀—强韧化矛盾和接头残余应力模拟困难等难点,提出了系统研究钎料组元与成形能力的关系、开发多热源耦合作用真空钎焊设备、探明脆性化合物生成机制与控制措施和计算材料学与CAE仿真协同预测接头性能的基本思路。     

钛及钛合金熔焊系列国家标准概述

随着钛及钛合金的广泛应用,钛和钛合金焊接技术越来越受重视,相应焊接标准的制定和应用受到了各行业的关注。我国现有标准涵盖了焊接材料(焊丝)、焊接工艺方法和焊接缺陷的无损探伤三个方面,已经颁布的国家标准共7项,其中3项是自主制定的标准,其他4项是ISO转化的。概述了钛及钛合金用焊接材料标准,并对钛及钛合金焊接工艺方法及焊缝缺陷的无损探伤国家标准进行了综述。从整体来看,现有标准数量仍然存在不足,例如厚板或超大厚板的电子束焊接工艺、薄板构件表面焊接缺陷的荧光探伤方法等都缺少相应的标准,建议尽快予以补充完善。     

高速列车铝合金车体典型接头激光-MIG复合焊接特性研究

针对传统高速列车3 mm厚A6N01S-T5铝合金型材典型接头结构开展激光-MIG复合焊接试验,优化复合焊接工艺参数,分析接头组织性能,研究激光-MIG复合焊的工程适应性。结果表明,在最佳工艺参数下,焊缝成形良好、无气孔缺陷。焊缝中心为树枝状铸态组织,靠近熔合线焊缝为柱状晶组织,熔合区较窄但热影响区存在晶粒轻微粗大现象;焊缝区硬度低于母材区,硬度最小值位于熔合线附近的热影响区;最佳工艺参数下接头的平均抗拉强度为204.6 MPa,达到母材的83.5%;断裂发生在熔合线附近,断口形貌呈现典型的塑性断裂特征;接头的弯曲性能良好;组对间隙小于1.0 mm时,最佳工艺参数具有通用性,焊缝成形及接头抗拉强度良好;组对间隙增至1.5 mm时,优化工艺参数焊缝成形及接头抗拉强度依然良好。结果表明,激光-MIG复合焊对高速列车铝合金车体典型接头具有良好的焊接可行性和工程适应性。     

工艺参数对高强钢窄间隙激光填丝焊鼓胀区影响

研究了主要工艺参数对高强钢窄间隙激光填丝焊鼓胀区的影响。通过测量不同工艺条件下焊缝鼓胀区的宽度W_(max)及其距焊缝表面的距离d,建立了主要焊接参数与鼓胀区尺寸之间的关系。研究结果表明焊丝与母材吸收能量的比例大小是影响鼓胀区宽度及位置主要因素,减小激光功率、增加焊速和送丝速度能够减小鼓胀区。进一步提出了不同鼓胀角β<30°与β>60°的工艺区间,并且减小鼓胀角β是获得大深宽比条件下无凝固裂纹焊缝的有效方法。     

陶瓷/金属异质钎焊连接研究进展

钎焊作为制造业中材料连接较广泛的方法之一,在医疗、电力电子和汽车等领域广泛应用,国内外学术界认为钎焊是陶瓷/金属异质连接中最有效、最具有发展潜力的连接方式。本文主要对近20年国内外有关陶瓷/金属钎焊异质连接的研究报道进行详细综述。首先综述了陶瓷/金属钎焊的研究概况,其次分别从氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷、陶瓷基复合材料四种陶瓷材料方面以及活性金属钎焊、空气反应钎焊、接触反应钎焊、玻璃钎焊和超声波辅助钎焊五种钎焊方法详细评述陶瓷/金属异质钎焊的研究进展。然后介绍了陶瓷/金属异质钎焊在医疗、电力电子和汽车领域的应用,最后指出陶瓷/金属异质钎焊技术研究和发展过程中存在的不足,并展望陶瓷/金属异质钎焊技术未来发展的方向,为陶瓷/金属异质材料连接的相关研究和工程应用提供理论依据和技术支撑。     

低镍不锈钢激光-电弧复合焊接头组织性能研究

低镍含氮奥氏体不锈钢强度高,韧性佳,在化工装备及建筑装饰等领域广泛应用。为揭示保护气体对低镍含氮奥氏体不锈钢焊接接头微观组织和力学性能的影响机制,分别采用92%Ar+8%N2与95%Ar+5%CO2两种混合比例的保护气体对08Cr19Mn6Ni3Cu2N低镍含氮奥氏体不锈钢进行了激光-MAG电弧复合焊。研究表明：氮气的加入使焊接接头平均显微硬度有所下降;电弧收缩明显,焊接飞溅增加且体积增大,电弧稳定性变差;焊缝中奥氏体含量增加约20%,而铁素体枝晶变细,二次枝晶臂变短。焊缝组织中未发现σ相及氮化物析出;从四个晶面观察奥氏体晶粒尺寸也是由于氮气的加入而减小;焊接接头拉伸性能略微下降,但耐腐蚀性能提高。     

高强钢激光焊接凝固裂纹研究现状

采用激光自熔焊、激光填丝焊及激光-电弧复合焊进行高强钢焊接时均会出现热裂纹,且以凝固裂纹为主.针对该问题,文中综合论述了近些年激光及其复合焊高强钢凝固裂纹的研究情况,介绍了凝固裂纹的特点、形成机制及防止措施.从目前的研究结果来看,高强钢激光焊接中凝固裂纹以焊缝纵向裂纹为主,国内外主要从化学成分、熔池几何形状、焊接参数、拘束度4个影响因素研究凝固裂纹的形成,研究侧重于熔池的凸起部分和深宽比对凝固裂纹形成的影响,凸起部分会造成凝固延迟、产生大的拉应力、促进S,P杂质元素的偏析;较大的深宽比会造成局部应力集中从而引发裂纹产生.采用不同工艺方法改变焊缝几何形状是解决激光焊接凝固裂纹的一个重要方向.     

镁/钛异种合金焊接的研究现状与展望北大核心

对近年来镁/钛异种合金焊接的研究发展现状进行了综述,针对熔点差别大、非互溶不反应的镁/钛焊接,采用非传统的特种焊接方法辅以合金元素的界面改善是实现二者可靠连接的关键。界面冶金结合的调控是提高接头力学性能的核心之处。以激光焊、瞬时液相扩散焊等焊接方法分类阐述了镁/钛焊接研究的最新进展,并对镁/钛焊接的后续研究进行展望。     

稀土、Ga元素及其协同效应对无铅钎料组织和性能的影响

稀土元素和低熔点的Ga元素常作为合金化元素添加到无铅钎料中以提高钎料的综合性能和可靠性,而向无铅钎料中复合添加稀土元素和Ga元素时,二者的协同作用可以进一步改善钎料组织和性能,同时Ga元素可以有效抑制含稀土Nd的无铅钎料中锡须的生长. 对单独添加稀土元素和低熔点元素Ga以及复合添加稀土元素和Ga元素的协同效应对无铅钎料显微组织、润湿性能、熔化特性、力学性能和可靠性的影响进行了综述,介绍了含稀土元素的无铅钎料中锡须产生的机理及影响锡须生长的因素. 最后总结了目前含稀土元素和Ga元素的无铅钎料研究中存在的不足,并展望了未来的研究方向.     

Sn对电真空Ag-Cu钎料组织和性能的影响

利用扫描电镜及其能谱仪、同步热分析仪以及对比实验来分析Sn对电真空Ag-Cu钎料微观组织、熔化特性和钎焊性能的影响。结果表明:Sn添加4%(质量分数,下同)时,Ag60Cu钎料中没有脆性β-Cu相生成,对钎料的加工性能影响不大;随着Sn含量的增加,Ag60Cu钎料的液相线温度逐渐降低,同时固相线温度降低幅度更大,导致熔化温度范围扩大,钎料的填缝性能变差;对于含Sn为4%的Ag60Cu钎料,与紫铜的铺展性能以及冶金结合性能都接近于BAg72Cu钎料,并可通过压力加工制成片状钎料,可以用来替代BAg72Cu片状钎料使用。