Microstructure and mechanical properties of Ti-6Al-4V/Ti-22Al-25Nb joint formed by diffusion bonding

Ti-6Al-4V (wt.%) and Ti-22Al-25Nb (at.%) were joined by diffusion bonding at 950 °C and 15 MPa for 100 min, and the microstructure and mechanical properties of the resulting joints were investigated. The composition of the diffusion layer is B2/discontinuous α/α₂ layer/necklace-shaped β+α′ layer, where the content of any element at a given point mainly depends on the distance of the point from the interface and the phase type at the point. The tensile strength of the joint is 894 MPa, which is almost the same as that of the Ti-22Al-25Nb base alloy. The fracture surfaces on both sides of the joint are composed of two main regions. One region displays a relatively flat surface and fractures along the bonding interface. The other is composed of a moderate number of irregularly-shaped cavities on the Ti-6Al-4V side and many irregularly-shaped bulges on the Ti-22Al-25Nb side. Both regions result from fracture along the boundaries between β+α′ layers and α_p grains or from the transcrystalline fracture of α_p grains.     

预镀镍层对一种C-Mn-Si高强钢选择性氧化行为的影响

目的 抑制高强钢中合金元素在表面选择性氧化.方法 在一种C-Mn-Si体系高强钢表面预先电镀100 nm厚度的镍,然后在镀锌模拟器上进行模拟退火处理.使用扫描电镜及其附属的X射线能谱仪观察分析了试样表面形貌和元素构成,使用辉光放电光谱仪研究了样品退火后表面的元素深度分布,使用X射线光电子能谱鉴定了样品退火后的表面化合物种类.结果 预镀镍样品退火后,表面存在一层疏松的镍层,少量颗粒状氧化物分布在镍层表面;而未镀镍样品退火后,则在表面晶界和晶粒中均出现颗粒分布的氧化物.延长退火时间会显著增加表面氧化物的数量,降低表面镍含量.辉光放电光谱分析表明,表面沉积的镍镀层能够抑制合金元素在表面的选择性氧化.退火10 s后,Mn元素的表面富集量减少了52％,Si元素的表面富集量减少了23％;而退火50 s后,Mn元素和Si元素的表面富集量均减少42％.X射线光电子能谱分析表明,镀镍样品表面的氧化物以不定型氧化物为主,而未镀镍样品表面的氧化物主要为晶态氧化物.结论 100 nm 厚度的预镀镍能够有效降低Si 和Mn 向外的扩散速率,抑制Si 和Mn 元素在表面的富集程度,改变表面选择性氧化产物的种类,减少高强钢表面氧化物的数量.     

Ti-Cu复合中间层在钨/CLAM钢扩散连接中的性能

采用Ti-Cu复合中间层扩散连接钨与CLAM钢,在30 MPa、1h和800~950℃的条件下,成功获得了W/Ti-Cu/CLAM钢接头。接头界面连接良好,中间层区域发现有Ti₂Cu或TiCu₄等金属间化合物产生。TiC脆硬层使得中间层/钢界面处的硬度远高于钢母材,同时造成了接头处钢母材的失C并软化现象。随焊接温度的升高,接头的剪切强度先升高后降低,在850℃时达到了274 MPa的最大值,剪切试样均断裂在W/中间层界面靠近钨侧处。     

异种金属扩散焊接接头的超声检测

异种金属扩散焊接接头存在多种类型的缺陷,这些缺陷严重影响焊接结构的完整性和零部件本身的使用性能。利用超声波扫描成像技术获得试样的扫描图样,然后从扩散焊接界面的显微结构和界面超声回波信号等角度,阐述了扩散焊接接头的原材料裂纹、接头裂纹、未焊合缺陷和焊接良好区域的特征。通过有效的无损检测手段,可以准确地评价缺陷的类型、大小和位置。     

终轧温度对2205/Q345C复合板界面组织和力学性能的影响

采用真空对称组坯+热轧法制备2205/Q345C复合钢板,研究了终轧温度对复合板界面微观组织、元素扩散、硬度分布及剪切强度的影响。结果表明:终轧温度为950~1100 ℃时2205/Q345C复合板的界面结合良好,基层Q345C钢板为铁素体+珠光体组织,复层2205双相不锈钢为奥氏体+铁素体组织。在界面附近,Q345C钢中的C向2205钢中扩散形成了脱碳层,而2205钢形成了“渗碳层”,且二者的深度均随终轧温度的增加而增加。2205钢中的Cr、Ni元素向Q345C钢中连续扩散,Cr原子扩散的剧烈程度高于Ni原子,扩散距离大于Ni原子,且二者的扩散距离均随终轧温度的升高而增加。随着终轧温度的升高,复合板的硬度变化不大,在界面附近2205钢硬度最高而Q345C钢硬度值最低,而界面的剪切强度略有降低,但均大于420 MPa,符合GB/T 8165—2008《不锈钢复合板和钢带》中剪切强度≥210 MPa的要求,且剪切断口中裂纹源区面积减小。终轧温度为950~1100 ℃时2205/Q345C复合板均获得了良好的力学性能。     

AlCrTaTiZrV高熵合金氮化物扩散阻挡层的制备及其热稳定性

为研究氮气含量的变化对AlCrTaTiZrV高熵合金薄膜性能的影响,检验在最佳氮气含量下厚度为15 nm的(AlCrTaTiZrV)N扩散阻挡层的热稳定性。采用直流磁控溅射设备在N型Si(111)基底上溅射不同氮气含量的高熵合金氮化物;选取最佳氮气含量为制备条件,在硅基底上沉积15 nm厚的AlCrTaTiZrVN₁₀高熵合金氮化物为扩散阻挡层,并在阻挡层顶部沉积50 nm厚度的Cu膜,最终形成Si/AlCrTaTiZrVN₁₀/Cu三层堆叠结构。利用真空退火炉将Si/AlCrTaTiZrVN₁₀/Cu薄膜体系在500 ℃下进行不同时间的退火处理,用以模拟恶劣的工作环境。利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)及四探针电阻测试仪(FPP)对试样的表面形貌、粗糙度、物相组成及方块电阻和进行表征。试验结果为:当氮气含量低于10%时,高熵合金氮化物薄膜为非晶结构。当氮气含量为20%时,高熵合金氮化物薄膜呈现FCC结构,并随着氮气含量的增加,薄膜的结晶性得到提高。薄膜表面的粗糙度在氮气含量为10%时最低,R_a仅为0.124 nm。三层堆叠结构500 ℃退火8 h后,Cu表面发生团聚,薄膜的方阻维持在较低的0.070 Ω/□,且并未发现Cu-Si化合物。厚度为15 nm的非晶结构AlCrTaTiZrVN₁₀薄膜在500 ℃退火8 h后,依旧可以抑制Cu的扩散,表现出了优异的热稳定性及扩散阻挡性能。     

深海高可靠声学应答释放器设计与实现

深海声学释放器是海洋监测系统回收的主要设备。本文分析了国外声学释放器的主要发展状况,介绍了国家海洋技术中心研制的声学释放器的情况,并对其可靠性进行了分析。最后设计了国产释放器与国外释放器通信比测实验,验证其通信性能。     

基于脉冲电声法的同轴塑料电缆空间电荷测量技术的研究进展

空间电荷现象严重制约着高压直流塑料电缆的发展。目前,脉冲电声法（pulse electric acoustic,PEA）是国际上常用的测量固体电介质中空间电荷分布的非破坏性的方法之一。首先从高压脉冲的注入方式出发,简述了几种基于PEA法的同轴塑料电缆空间电荷测量技术;同时,提出了一种基于高压脉冲从测量电极注入电缆试样的改进测量装置,在该装置中通过蓄电池、环氧底座以及光电转换器等将采集数据的示波器进行对地隔离,从而提高了测量系统测量信号的频带宽度;然后,介绍了同轴塑料电缆空间电荷波形的恢复方法;最后,概述了空间电荷测量技术在评估电力电缆老化程度中的应用和未来在线测量空间电荷的可行性及发展方向。     

全尺寸直流电缆脉冲电声法（PEA）空间电荷测量系统设计及声信号衰减与色散补偿

脉冲电声法（PEA）空间电荷测量是交联聚乙烯（XLPE）绝缘直流电缆材料选型与评价的主要技术手段,被广泛应用于直流电缆薄膜试样。但应用该方法测量厚尺寸平板试样和大尺寸同轴试样以研究材料体效应对空间电荷的影响时,声波信号在材料中传播时的衰减与色散将直接影响电荷密度测量的精度和空间分辨率。提出了在空间电荷校准过程中利用理论计算直流电场的方法确定内外电极表面的电容电荷密度,然后计算确定在绝缘介质中传播的脉冲声波信号传递函数（该函数含有衰减和色散系数）,再对原始信号进行反卷积分运算以去除系统响应。在频域利用测量信号乘以传递函数获得脉冲声波信号经过衰减、色散恢复后的信号,从而保证大尺寸直流电缆试样测量中电荷密度及空间分辨率的测量精度。同时,设计了全尺寸直流电缆空间电荷测量系统,并在LabVIEW环境下开发了数据采集与处理系统。     

Multicomponent gas diffusion in nonuniform tubes

In many technical processes gas, multicomponent diffusion takes place in confinements that are rarely uniform in direction of their long axis (e.g., catalysts pores). Here, we show that in conical tubes multicomponent diffusion is hindered. This effect increases with ratio of inlet to outlet cone radius Λ, indifferent of the orientation of the tube. Based on the Maxwell–Stefan equations, predictive analytical solution for ideal multicomponent diffusion in slightly tapered ducts is developed. In two‐bulb diffusion experiments on a uniform tube, the results of Duncan and Toor (1962) were reproduced. Comparison of model and experiment shows that the solution presented here provides a reliable quantitative prediction of the temporal change of H₂, N₂, and CO₂‐concentration for both tube geometries, uniform and slightly conical. In the demonstrated case (Λ = 3.16), mass diffusion is 68% delayed. Thus, for gaseous diffusion in “real,” typically tapered pores the transport limitation is more serious than considered so far. © 2014 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 61: 1404–1412, 2015