用复合中间层扩散连接钛铝基合金与镍基合金

采用Ti／Nb和Ti／Nb／Ni复合中间层扩散连接钛铝基合金与镍基合金．采用扫描电镜、电子探针等手段对接头的界面组织及断口进行分析,采用抗剪强度测试对接头的连接强度进行评价．结果表明,在连接温度为900℃,连接压力为20MPa固定的情况下,采用Ti／Nb复合中间层,在连接时间为30min时,接头抗剪强度最高为273．8MPa,接头断裂于GH99／Nb界面;采用Ni／Nb／Ti复合中间层,在连接时间为60min时,接头抗剪强度最高为314．4MPa,接头断裂于Ti／TiAl界面的Ti3Al反应层．采用Ni／Nb／Ti复合中间层所得接头强度较Nb／Ti复合中间层有较大提高,且接头的断裂位置发生变化,说明镍中间层的加入,对缓解接头应力有一定的作用．     

钨/316L不锈钢的瞬间液相扩散连接

采用Cu-5Ni(质量分数,%)合金箔为中间层,在加压15 MPa、连接温度1 120℃、保温10~360 min的工艺条件下对纯钨/316L不锈钢进行瞬间液相扩散连接。利用OM、SEM、EDS和电子万能试验机等研究接头的微观组织、成分分布、力学性能及断口特征。结果表明:保温10和30 min对应的接头组织由分界明显的富铁层和富铜层两层构成;保温时间增至180 min时,接头组织中的富铜层变薄、变分散,而富铁层则变厚、且局部和不锈钢奥氏体晶粒粘接;当保温时间达到360 min后,接头区和不锈钢母材较好地实现了组织与成分均匀化,钨母材中则形成2~3μm厚的Cr、Fe元素扩散带,接头抗剪强度达到213 MPa,断裂失效主要发生在钨母材中。     

Ti/Ni复合中间层扩散连接钨与钢接头的断裂行为

复合阻隔扩散连接技术是制备高性能钨/钢异种金属结构件的有效方法.本文研究Ti/Ni复合中间层扩散连接钨与钢接头的断裂行为,分析金属间化合物和残余应力对钨/钢接头性能及断裂方式的影响.结果表明:在拉伸载荷作用下,钨/Ti/Ni/钢扩散连接接头呈现出界面断裂、反应层断裂和混合断裂等3种断裂模式;在较低的连接温度和较短的保温...     

Cu/W-Ni-Co/Ni多中间层的钨/钢扩散连接

采用铜箔/90W-5Ni-5Co(质量分数,%)混合粉末/镍箔复合中间层,在加压5 MPa、连接温度1120℃、保温60 min的工艺条件下,对纯钨(W)和0Cr13Al钢进行了连接。利用SEM、EDS、电子万能试验机及水淬热震实验等手段研究了接头的微观组织、成分分布、断口特征、力学性能及抗热震性能。结果表明,连接接头由钨母材、Cu-Ni-Co合金层、钨基高密度合金层、镍层、钢母材5部分组成。接头中的钨基高密度合金层由90W-5Ni-5Co混合粉末固相烧结生成,其Ni-Co粘结相和钨颗粒相冶金结合且分布均匀。钨基高密度合金层与钨母材以瞬间液相扩散连接机制实现了良好结合。接头剪切强度达到286 MPa,断裂均发生在钨基高密度合金层/镍层结合区域,断口形貌呈现为韧性断裂。经过60次700℃至室温的水淬热震测试,接头无裂纹出现。     

Cu/W-Ni/Ni多中间层的钨/钢扩散连接(英文)

采用铜箔/90W-10Ni(质量分数)混合粉末/镍箔多中间层,在加压5 MPa、连接温度1150°C、保温60 min的工艺条件下,对纯钨(W)和0Cr13Al铁素体不锈钢进行真空扩散连接。利用SEM、EDS、电子万能试验机及水淬热震实验等手段研究接头的微观组织、成分分布、断口特征、力学性能及抗热震性能。结果表明,连接接头由钨母材/Cu-Ni合金层/W-Ni复合材料层/镍层/钢母材五部分组成。接头中的W-Ni复合材料层由90W-10Ni混合粉末固相烧结而生成,其组织均匀、致密。W-Ni复合材料层与钨母材以瞬间液相扩散连接机制来实现良好结合。接头剪切强度达到256 MPa,断裂均发生在W-Ni复合材料层与镍层的结合区域,断口形貌呈现为韧性断裂。经过60次700°C至室温的水淬热震测试,接头无裂纹出现。     

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...     

Al_2O_3-TiC复合陶瓷与Q235钢扩散连接界面组织结构

采用Ti/Cu/Ti复合中间层通过液相扩散连接技术实现了Al2O3-TiC复合陶瓷与Q235低碳钢的扩散连接.采用扫描电镜、电子探针及X射线衍射等测试手段对Al2O3-TiC/Q235扩散连接接头的显微组织、断口形貌及相组成进行了分析.结果表明,Al2O3-TiC/Q235界面结合紧密,没有显微孔洞、裂纹及未连接区域;Al2O3-TiC/Q235界面附近有各种各样的新相生成,如TiO,Ti3Al,Cu2Ti4O及Cu3Ti3O,所生成的TiO相及复杂结构氧化物Cu3Ti3O和Cu2Ti4O都具有金属特性,对于促进Al2O3-TiC/Q235的可靠连接起到重要作用;接头抗剪强度达143MPa,断口表现为脆性断裂特征,Al2O3-TiC/Q235接头断在界面附近的Al2O3-TiC内.     

V/Nb复合中间层热等静压扩散连接钢/钨接头的组织与性能

采用V/Nb复合中间层成功实现了钢/钨热等静压扩散连接,并对高温低压(1 050 ℃, 20 MPa)和低温高压(950 ℃, 100 MPa)条件下形成的接头界面结构及连接强度进行了探究. 结果表明,高温低压组和低温高压组接头均呈W/Nb/V/钢四层结构,抗剪强度分别为96.9 MPa和104.2 MPa,断裂位置均为无明显化学反应发生在Nb/V界面. 与高温低压组相比,降低连接温度并提高连接压强在一定程度上有助于形成高致密度的连接接头,但不能促进薄弱界面(Nb/V)的元素扩散并显著提高接头的连接强度.     

保温时间对以V-Ni复合粉末为中间层的钨/MA956钢扩散连接的影响

使用放电等离子烧结技术,以V-Ni复合粉末中间层,研究了在30 MPa、1050℃和Ni质量分数为40％的条件下不同保温时间(10 min,20 min,30 min)对钨和MA956钢扩散连接性能的影响.不同保温时间下扩散焊接的接头界面连接良好,中间层区域由于Ni3V和NiV3等金属间化合物的产生,硬度值最高约为55...     

铜钨/20钢双金属的液相扩散连接

本文首先研究了铜钨合金与20钢的直接扩散连接,发现整体材料在过渡层在铜钨近过渡层界面产生了脆性的Fe2W金属间化合物薄层,恶化了接头结合质量。为了解决此问题,引入Cu-2wt.%Cr夹层,在1200℃~1380℃的范围内制备了的铜钨/20钢整体材料。加入夹层后在铜钨与20钢界面形成了一个完整的冶金过渡层,消除了直接扩散连接过程中产生的Fe2W脆性金属间化合物薄层,在光镜下观察到界面过渡层由浅色的基体包围的深色蠕虫状组织构成,XRD与EDS能谱分析结果表明,其中的浅色基体为铜基体,黑色蠕虫状组织为富铁相。随着扩散连接温度的升高,界面过渡层中的深色蠕虫状组织由20钢一侧向铜基体中延伸,并不断长大。1250℃扩散连接时,深色蠕虫状组织均匀分布于整个过渡层。并对不同温度下的铜钨20钢复合材料进行了室温力学性能测试,发现1250℃时界面强度达到最大,为145Mpa。利用SEM对拉伸断口形貌观察,发现整体界面平整无韧窝,由Cu相韧性撕裂棱与平整的富铁相区域组成。     

钒/镍复合中间层扩散焊接钨与钢的界面结构及力学性能

通过添加钒/镍复合中间层,在1 050℃/10 MPa/1 h的工艺条件下,对钨/钢异种材料进行真空扩散焊接.采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、电子探针(EPMA)、纳米压痕、X射线衍射对接头的微观组织、元素分布及显微硬度进行分析和测试;对焊接接头的拉伸性能进行测试,并对拉伸断口的形貌特征,元素分布及物相组成进行分析.结果表明,采用钒/镍复合层可实现钨与钢的可靠焊接;钨/钢焊接接头界面区由钨-钒固溶体层、未反应的钒层、钒-镍界面层、未反应的镍层、镍-铁固溶体层五部分组成,其中钒-镍界面层结构为碳化钒层/钒-镍金属间化合物和碳化钒混合层/钒-镍金属间化合物层;钒/镍界面由于硬脆碳化物与金属间化合物的产生,具有最高的显微硬度,硬度高达9.7 GPa;接头强度达164 MPa,断裂点位于含脆性相碳化钒及钒-镍金属间化合物的钒/镍界面.     

以Ti-Zr-Cu-Ni-Fe合金为中间层的Ti3Al/TiAl瞬间液相扩散连接

采用瞬间液相扩散焊方法,以自主设计的Ti-Zr-Cu-Ni-Fe系新型合金作为中间层,实现了Ti₃Al基合金与TiAl异种材料之间的连接.利用扫描电镜、电子探针以及X射线衍射分析等方法对接头界面微观组织和物相进行了分析.结果表明,Ti₃Al/TiAl接头主要由富Ti相、Ti₂Al反应层、α₂-Ti₃Al相以及溶入了Al元素的残余中间层组成;随着焊接温度的升高,中间层与母材的溶解与扩散变得更加强烈,使得Ti₂Al反应层厚度增加,残余中间层的数量减少.抗剪测试结果显示,焊接接温度在880~1010℃范围内时,提高焊接温度有利于接头强度的提高;接头在室温下的最大抗剪强度达到502 MPa,在500℃下为196 MPa.     

采用纯铁中间层热轧钛合金/不锈钢复合板显微结构和性能

针对钛/不锈钢不易直接热轧复合的问题,通过添加工业纯铁为中间层材料,采用真空轧制的方法制得钛合金/不锈钢复合板。利用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪和拉剪实验,研究纯铁中间层和不同温度对复合板界面组织特征和性能的影响。结果表明:添加纯铁中间层后,在轧制温度为750～950℃、压下率为20%时,随着轧制温度的升高,复合面抗剪切强度增加,在轧制温度为950℃时,复合效果最好,复合界面抗剪切强度达到248 MPa;在高温1050℃时,纯铁和钛合金的交界面上生成β-Ti和Fe_2Ti化合物会降低复合强度。     

Influence of holding time on microstructure and shear strength of Mg alloy/steel joint diffusion bonded with Zn－5Al interlayer

The diffusion bonding of AZ31B Mg alloy and Q235 steel was investigated with a Zn-5Al alloy as interlayer and under different holding time ranging from 3 to 1 200 s.The microstructure and phase compositions of bonded joints were characterized by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectrometer (EDS) and X-ray diffraction (XRD) methods.The shear strength of Mg alloy/steel joints was measured by tensile tester.It was found that the microstructure of bonded joints evolved dramatically along with the prolongation of holding time.Under the holding time of 3 s, the main part of joint was composed of MgZn2 phase and dispersed Al-rich solid solution particles.When increased the holding time more than 60 s, the excessive solution of AZ31B into the interfacial reaction area led to the formation of coarse phase and eutectic microstructure, and also the complex Fe-Al and Mg-Al-Zn IMCs at transition layer closed to Q235 steel side.According to the tensile testing characterizations, the joints obtained under holding time of 3 s exhibited the best shear strength of 84 MPa, and the fracture occurred at the intermediary part of joint where the flexible Al-rich solid solution particles could help to impede the microcrack propagations.With prolonging the holding time to 600 s, the shear strength of joints was deteriorated enormously and the fracture position was shifted to the transition layer part closed to Q235 steel.     

连接条件对00Cr25Ni7Mo3N双相不锈钢扩散连接的影响

利用热模拟试验机并结合扫描电镜(SEM)对00Cr25Ni7Mo3N超级双相不锈钢的超塑扩散连接进行实验研究,对不同连接条件下的孔洞形貌、界面组织进行相应的分析。研究结果表明,超塑性扩散连接试样的界面结合强度随扩散连接压力的增大、表面质量的提高及连接时间的延长而增大。扩散连接在连接温度1100℃时,连接压力为10MPa～20MPa;待连接表面经精磨处理后,连接时间10min～20min的条件下,可实现焊合率为96%～98%的扩散连接,且连接试样的初始连接界面消失,界面孔洞基本闭合,界面剪切结合强度达到407MPa～413MPa。     

白铜/钢双金属管的瞬间液相扩散连接

用扫描电镜组织观察、能谱微区成分分析、显微硬度、剪切试验、反复弯曲试验等方法,研究了以H62黄铜为中间层的B10白铜/20钢双金属管的瞬间液相扩散连接.结果表明,在950～1 000 ℃扩散退火0.5～2 h,白铜与低碳钢可以获得良好的冶金结合;黄铜与白铜间成分连续过渡,形成跨越界面的晶粒组织;在钢/黄铜界面,温度较低、时间较短时,形成珠光体富集带;高温长时间扩散,Cu,Ni,Zn向Fe中扩散形成硬度较高的组织,使界面塑性下降.     

Development of a bonding interface between steel/steel and steel/Ni by ultrasonic welding

Ultrasonic welding is a solid-state welding technique that can bond materials at a relatively low temperature and pressure. In this study, steel/steel and steel/Ni combinations were successfully bonded by ultrasonic welding, and the development of the bonding interface was examined. The bonding strength was obtained by a lap shear test and increased with welding time, as did the fraction of bonded area observed by SEM. The bonding process sequence was investigated by SEM and electron backscatter diffraction (EBSD) analysis of a cross-section at the bonding interface. It was revealed that abrasion is caused by oscillation to form small particles consisting of steel and Ni and that the particles are grown and subsequently flattened with welding time. Bonding is achieved by the flattened particles spreading along the bonding interface without any voids.