钢/铝异种材料接头焊接技术研究进展

钢/铝异种材料焊接通过充分发挥高强度钢板和铝合金的优势，在保证安全性能的前提下实现节能减排的目的，广泛应用于汽车轻量化领域。然而钢/铝异种材料接头在焊接过程中极易生成硬脆的金属间化合物(intermetallic compound, IMC),可降低接头的力学性能，对其实际服役也造成不利影响。研究金属间化合物的厚度、形貌和物相等特征对于提高钢/铝接头的力学性能有着重要的理论指导作用。概述了几种常见焊接技术下钢/铝异种材料接头的研究现状，并着重分析了金属间化合物属性对钢/铝异种材料接头力学性能的影响机制。此外，结合目前钢/铝焊接存在的难点，提出了提高其接头力学性能的研究思路。     

钛与异种材料激光焊接的研究进展

介绍了钛合金激光焊接的技术特点,综述了异种钛合金、钛合金与钢、钛合金与铝、钛合金与非金属材料的激光焊接研究现状,重点论述了激光器、激光焊接工艺参数及焊接方式等对焊接接头组织及性能的影响。通过论述,认为国内钛与异种材料的激光焊接水平与国外相比还存在一定差距。最后,给出钛合金激光焊接技术的主要发展方向:1深入基础研究,实现对激光处理过程的实时监测与闭环控制;2寻求大功率激光焊接技术的突破与发展;3开发TIG-激光复合钎焊等技术,推进激光焊接技术的产业化进程。     

超细晶Cu/AI异种材料搅拌摩擦焊组织与性能研究

超细晶材料综合性能优异,但组织热稳定性较差,焊接后接头组织容易发生异常长大,使其性能急剧下降。因此,合适的连接工艺对大尺寸超细晶结构件的应用具有重要工程意义。以超细晶铜、粗晶铝以及粗晶铜、粗晶铝作为结构母材,采用热输入量小的搅拌摩擦焊（FSW）工艺进行连接探索,系统观察了铜铝接头组织与性能。结果表明,超细晶铜与铝接头界面处元素互扩散能力较强,形成较多的Al4Cu9 金属间化合物;在焊接过程中,当搅拌头转速为1000 r/min,焊接速度为50 mm/min时,粗晶铜与铝接头硬度可达HV 211,超细晶铜与铝焊接接头可获得良好的力学性能。     

铝硅焊丝成分对铜铝异种金属焊接接头性能影响分析

随着社会的发展,对焊接接头的性能要求越来越高,其中焊接材料是影响其性能的关键因素之一,但由于传统焊接材料落后,导致焊接接头表面凹凸不平,存在不饱满的缺陷,影响美观。因此为满足人们工作的需要,文章研究在焊丝中加入铝硅成分后,对铜铝异种金属焊接接头性能产生的影响。结果表明:对焊接材料进行调整、优化可以改善焊接接头的质量。与传统的焊接材料相比较,利用铝硅焊丝焊接的接头,包括焊缝、熔合区和热影响区都比较平整和饱满,没有出现较大的缺陷,更重要的是焊接接头较密实,质量较高。     

近红外光和蓝光激光焊接Ti/Cu异种金属工艺研究

Ti/Cu异种金属结构能兼具两者优势，满足结构低密度、高比强度和高导热需求。由于Cu等有色金属材料对近红外光(NIR)波长激光的高反性，使近红外波长的激光焊接Ti/Cu异种金属结构存在极大的难度。使用不同波长和多波长复合的激光对TC4钛合金/T2纯铜进行焊接试验，研究激光波长对焊缝结构和性能的影响，并使用3D表面轮廓扫描分析仪、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等设备对焊缝表面形貌和界面显微组织开展评价分析。结果表明：蓝光促进了Cu对激光能量的吸收，使焊缝的结构成型更优。在复合光源偏置光斑的最优焊接参数条件下，获得了最高拉伸强度为204.51 MPa的接头，其平均拉伸强度(196.82 MPa)达到T2 Cu母材(230 MPa)的85.57%。界面分析表明，最优参数下的Cu侧的熔化大于Ti侧，焊缝中以Cu元素为主，仅形成了由Ti扩散导致的12μm厚的金属间化合物层。拉伸断口分析表明，Ti₂Cu,TiCu和TiCu₂等金属间化合物是影响接头力学性能的主要原因。研究所发现的现象对提升Ti/Cu异种金属激光焊工艺的开发及...     

铝/铜异种材料直流磁场辅助电弧熔钎焊研究

通过添加纵向直流磁场辅助非熔化极惰性气体保护电弧焊(TIG焊)进行铝铜异种材料对接试验,研究焊接电流(I)和磁场强度(B)对接头界面组织及力学性能的影响,对其工艺参数进行优化。结果表明:直流磁场辅助TIG焊可得到成形较好的铝铜接头。磁场促进了界面金属间化合物(IMC)层中的Al_4.2Cu_3.2Zn_0.7三元化合物的形成并抑制硬脆相Al₂Cu的生长。随着磁场强度的增加,由于Al_4.2Cu_3.2Zn_0.7的抑制作用,Al₂Cu化合物由片状转变为块状,当B=10 mT时,抑制效果最佳,Al₂Cu消失;B=20 mT时,抑制效果明显减弱,IMC层中片状的AlCu和Al₂Cu重新出现。随着焊接电流的增加,IMC层化合物种类无变化,但其平均厚度呈现先减小后增加的趋势。接头的抗拉强度随着焊接电流和磁场强度的增加呈现先增加后减小的趋势。接头的最佳工艺范围:当焊接电压U=16 V,焊接速...     

爆炸焊接在过渡接头中的应用

爆炸焊接的一个主要用途是制造异种金属的过渡接头。综述了这类过渡接头在异种结构材料和异种导电材料的焊接中的应用。     

金属与塑料激光焊接技术研究进展

金属与塑料的激光焊接是通过热量使得聚合物表面产生气泡,从而实现了两种材料表面的化学或物理接合,焊接技术中金属或聚合物的材料选择对于焊接的强度具有重要影响,激光器的选择也会产生不同的影响,焊接过程中各种工艺的应用,例如激光照射角度、距离、功率的调整,以及其它处理均可以帮助改善焊接强度,材料表面的预处理也可以提高接合强度。     

TA2与T2异种金属焊接的工艺研究

通过对TA2与T2的性能分析和试验，确定了焊接方法及焊接工艺参数，获得了优质的焊接接头，解决了TA2与T2异种金属焊接的技术难题，并成功地应用于化工设备的制造。     

2195铝锂合金焊接性能研究

采用手工氩弧焊焊接工艺,通过十字搭接裂纹敏感性试验方法来测定焊接裂纹敏感性,以此研究了焊丝成分变化对2195铝锂合金焊接结晶裂纹率、液化裂纹率的影响.试验过程综合优化了2195铝锂合金焊丝成分、焊接方式及焊接工艺参数,并对焊接接头的宏观形貌及微观组织、断裂特征和焊接接头力学性能等进行了测试和分析.研究结果表明:在焊接电...     

铝/铜异种金属激光填丝熔钎焊工艺研究

采用Zn-5%Al药芯焊丝对T2紫铜和LY16铝合金板进行激光熔钎焊对接试验。主要研究激光功率、焊接速度和焊接线能量等工艺参数对接头力学性能的影响,同时观察并分析接头的显微组织形貌。结果表明:接头的抗拉强度随着激光功率、焊接速度和焊接线能量的增大均呈现出先增大后减小的趋势,金属间化合物(IMC)层厚度随着焊接线能量的增大而增大。当激光功率为2000～2400 W,焊接速度为0.7～1.1 m·min~(-1),焊接线能量为1200～1600 J·cm~(-1)时, IMC层厚度为7.6～10.81μm,焊接接头整体成形良好。当激光功率超过2600 W时,焊缝背面出现明显的飞溅现象,甚至会出现被焊穿的情况。最佳工艺参数为:激光功率2200 W,焊接速度0.9 m·min~(-1),焊接线能量1446.67 J·cm~(-1)。此时, IMC层厚度为9.23μm,接头的抗拉强度达到最大值,为274.25 MPa。接头主要分为铜侧钎焊区、焊缝中心区和铝侧熔焊区。其中,铜侧钎焊区为呈笋状向焊缝区生长的AlCu相和白色块状的CuZn_4化合物;焊缝中心区主要为α-Al相与β-Zn相形成的共晶组织。     

钛/铝复合板爆炸焊接技术研究进展

通过爆炸焊接技术制备的钛/铝复合板可兼具钛合金耐腐蚀性和铝合金低成本的优点。对钛/铝复合板爆炸焊接技术的研究进展进行介绍,论述了炸药种类、质量比R、基覆板间距及爆炸焊接窗口等主要工艺参数对钛/铝复合板组织和性能的影响;分析了影响钛/铝复合板结合界面的主要因素——金属间化合物种类、扩散层和界面波形;对钛/铝复合板硬度、抗剪切强度、抗拉强度及拉伸断口的研究进行了汇总分析。最后,指出了钛/铝复合板爆炸焊接工艺研究的重点发展方向。     

DP980钢及DP980钢激光焊接接头的高周疲劳性能

摘要：为了研究DP980钢的高周疲劳性能,采用疲劳试验机对DP980钢和DP980钢激光焊接接头进行高周疲劳试验,得到Basquin方程,并利用光学金相显微镜和扫描电镜进行组织和断口分析。结果表明：DP980钢激光焊接接头的焊缝根部和顶部出现形状凹陷,焊接接头的质量为中等。DP980钢疲劳极限为341MPa,DP980钢激光焊接接头的疲劳极限为148MPa,激光焊接接头的疲劳极限较母材的疲劳极限降低约50%。对于DP980钢而言,铁素体/马氏体晶界是裂纹萌生的主要位置,疲劳断口为准解理断口。对于DP980钢激光焊接接头而言,疲劳裂纹源位于焊缝凹陷处,而非热影响区及母材,疲劳断口为解理断口。DP980钢和DP980钢激光焊接接头的疲劳裂纹扩展区均有明显的疲劳条带,并伴随有二次裂纹。     

TA18钛合金板材焊接工艺对比研究

研究了直流钨极氩弧焊(直流TIG)、脉冲钨极氩弧焊(脉冲TIG)和激光焊接3种不同焊接工艺对TA18钛合金焊接接头宏观形貌、显微组织和力学性能的影响。结果表明,与直流TIG焊接工艺相比,脉冲TIG焊接工艺的高频脉冲促使电弧能量集中,整体的焊接热输入减小,焊缝宽度降低;激光焊接工艺可显著降低焊接接头宽度,与直流TIG焊接工艺相比,焊接接头宽度减少约69.5%。TA18钛合金激光焊接接头显微组织主要为网篮状排列的针状马氏体α′相及少量块状相变α相,且针状马氏体α′相更加细小。此外,激光焊接接头具有更高的显微硬度,但弯曲性能相对较低。     

TC4/6061异种金属电阻点焊接头组织与性能研究

采用2mm厚的TC4钛合金和1.5 mm厚的6061铝合金进行电阻点焊,研究焊接热量与时间对接头拉剪力与熔核直径的影响,观察接头断裂特征并对接头进行了显微组织分析.试验结果表明:热影响区和熔核区的晶粒尺寸相对母材区变得粗大,靠近熔核的6061侧热影响区出现晶粒长大,TC4侧组织出现了细小的针状α'马氏体组织,并呈一定位向排列.随着焊接热量的增加,接头的拉剪力和焊核直径逐渐增加,随着焊接时间增加,接头的拉剪力和熔核直径先增加后减小;当Q=600 J时,接头的拉剪力最高,为1.17 kN.接头靠6061侧显微硬度无明显变化,靠TC4侧熔核区与热影响区硬度分布不均匀,当Q=550 J,t=10s时硬度分布较理想.试验数据为钛/铝异种金属点焊提供理论指导.     

Ti35合金焊接接头在高温硝酸中的腐蚀性能研究

以沸腾的核乏燃料后处理模拟料液及空白硝酸溶液为腐蚀液,研究了Ti35合金焊接接头的耐腐蚀性能。在模拟料液中对Ti35合金熔敷金属及焊接热模拟样进行全浸腐蚀实验,间接评价了焊接接头熔区及热影响区的耐腐蚀性能。结果表明:Ti35合金焊接接头在沸腾空白硝酸溶液及模拟料液中均具有良好的均匀腐蚀性能,焊缝熔区及热影响区的腐蚀速率大于焊接接头的腐蚀速率,焊接接头的腐蚀对焊接应力的敏感性不高;在沸腾空白硝酸介质中,硝酸浓度对焊接接头的耐蚀性能有较大的影响,随硝酸浓度的提高,焊接接头的耐蚀性能有所下降;硝酸溶液中氧化性金属阳离子对Ti35合金的焊接接头具有缓蚀作用。     

铝合金/Q235镀锌钢板异种金属CMT焊接接头组织分析

采用ER4043铝硅焊丝和ER5083铝镁焊丝对5083铝合金与Q235镀锌钢板进行CMT焊接实验;通过对焊缝界面组织的SEM和EDS观察分析,研究不同焊丝对5083铝合金和Q235镀锌钢板异种金属焊接接头的影响。结果表明:采用ER4043铝硅焊丝得到的焊接接头性能比采用ER5083铝镁焊丝得到的焊接接头性能更优。     

高硅铝合金脉冲激光焊接工艺研究

文章采用脉冲激光焊机针对Al-27Si进行了表面脉冲激光熔敷焊接试验,通过调整焊接电流、焊接速度、激光脉宽和激光频率,系统分析研究各种激光焊接参数对焊缝表面成型质量和横截面形状尺寸的影响规律。实验结果表明,提高焊接电流、激光脉冲宽度和频率,均能增加焊接热输入,从而增加焊接熔深;增大焊接速度,焊缝熔深减小,鱼鳞状波纹宽度增大。综合分析,在焊接电流90A、激光脉宽2ms、频率30Hz、焊接速度200mm/min的焊接规范下,能够得到较好的焊接接头。     

激光诱导击穿光谱法对焊接接头表面渗铜区铜元素的深度分布分析

采用激光诱导击穿光谱法(LIBS)对不同工艺下的焊接接头根部中心区域进行了铜的深度分布分析,探讨了不同材料的LIBS激发脉冲数目与其剥蚀深度的相关性,发现在10个脉冲内脉冲数目与剥蚀深度有良好的一次线性关系,同样的脉冲数目激发焊材所得的剥蚀深度要小于铜衬垫,并由此计算了焊接接头根部中心部位渗铜区域的深度。同时,绘制了匹配的中低合金钢的定量分析校准曲线,并对不同渗铜区深度方向的铜含量进行了分布分析,发现不同工艺下的焊接接头的渗铜程度有较大差别:带铜垫脉冲控制工艺焊接的接头在某些区域出现了较为严重的渗铜现象,表面渗铜质量分数超过了0.5%,同时渗铜深度超过了50 μm;铜垫短弧控制工艺焊接的SY2样品有少量渗铜,但表面渗铜质量分数均没有超过0.5%,且渗铜深度均不到10 μm;而无铜垫脉冲控制工艺焊接样品SY3则表面没有出现渗铜现象。     

铜—硬铝（Ly2M）复合板的爆炸焊接

本文研究了铜－硬铝（Ｌｙ２Ｍ）复合板爆炸焊接的工艺、组织和性能，介绍了这种复合材料可能的应用，简单地探讨了爆炸焊接的金属物理学原理。