Ta1/0Cr18Ni9薄板储能焊熔核高熵化机理

针对钽与钢之间物化性质差异大，焊接时易产生脆性金属间化合物而导致熔焊接头性能低下及裂纹等问题，按照熔核金属高熵化技术思路，利用基于密度泛函理论的热力学第一性原理设计出新型中间层合金Ta₂₀Fe₂₀Ni₂₀Cr₂₀Co₂₀，结合熔合比得到适用于钽/钢储能焊中间层合金成分为Ta₇Ni₃₂Cr₁₉Co₄₂. 采用真空电弧炉熔制纽扣合金锭，继而使用单辊急冷法制备出中间合金箔材，将其用于Ta1/0Cr18Ni9薄板的储能焊连接. 结果表明，在储能焊条件下，Ta1/Ta₇Ni₃₂Cr₁₉Co₄₂/0Cr18Ni9搭接接头形成形貌规则、完整，长径约0.8 mm的扁球形熔核，熔核整体向钢侧发生了偏移. 熔核组织由简单的FCC固溶体组成，无金属间化合物析出，具有典型的高熵合金特征，实现了熔核金属高熵化. 在焊接电压1 000 V，电容500 μF，电极压力30 N下，Ta1/Ta₇Ni₃₂Cr₁₉Co₄₂/0Cr18Ni9储能焊接头平均强度可达到395 MPa.     

基于焊缝高熵化的TA2与0Cr18Ni9板材TIG焊分析

针对钛/钢焊接难,焊缝易产生金属间化合物导致接头力学性能不良等问题,依据焊缝金属高熵化技术思路,通过基于密度泛函理论的热力学第一性原理设计并制备出塑韧性良好的多主元Ti₁₀Fe₂₉Ni₃₂Cu₂₂V₇合金作为焊材,用于TA2/0Cr18Ni9薄板的TIG焊接. 结果表明,使用Ti₁₀Fe₂₉Ni₃₂Cu₂₂V₇焊材熔焊钛/钢,所得焊接接头形貌完整,无明显焊接缺陷,焊缝金属与母材结合性良好. 焊缝中心组织则由等轴晶组成,熔合区组织以柱状晶为特征,这些晶体均具有简单立方固溶体结构,有效避免了TiFe₂,TiFe金属间化合物的形成,接头抗拉强度达到205 MPa.     

Ta1/Ta8Ni30Cr20Cu42/0Cr18Ni9储能焊接头组织与性能

针对钽与钢之间因物化性能差异大，储能焊接头易产生脆性金属间化合物等问题，依据熔核金属高熵化技术思路，以等摩尔比的Ta₂₀Fe₂₀Ni₂₀Cr₂₀Cu₂₀合金为熔核目标成分，依据焊接过程两种母材熔合比折合得到Ta₈Ni₃₀Cr₂₀Cu₄₂中间层合金，将其用于Ta1/0Cr18Ni9的储能焊连接. 结果表明，熔核金属的高熵合金化可有效地抑制熔核中脆性金属间化合物的形成，Ta1/Ta₈Ni₃₀Cr₂₀Cu₄₂/0Cr18Ni9储能焊接头形貌完整，熔核呈规则的杯形，长径约0.6 mm，整体向钢侧发生了偏移. 熔核组织以简单FCC固溶体为主相，兼有少量BCC固溶体. 熔核中心凝固组织以细小的等轴晶为特征，熔核与两侧母材熔合区则形成了平行生长的柱状晶，熔核区与母材结合良好. 在焊接电压1 000 V，电容500 μF，电极力30 N工艺条件下，接头平均抗剪强度372 MPa.