Ti/Al异种材料真空扩散焊及界面结构研究

采用钛板表面渗铝工艺成功地实现了Ti/Al的扩散连接,通过扫描电镜(SEM)、显微硬度、X射线衍射等,对Ti/Al扩散焊接头区的组织结构进行了分析.试验结果表明:Ti/Al扩散焊接头区由钛侧界面、扩散过渡区、铝侧界面组成;在Ti/Al扩散焊界面附近的过渡区中可能形成Ti3Al、TiAl和TiAl3金属间化合物.控制工艺参数能够减小生成的金属间化合物层的厚度.距扩散焊界面较远铝基体一侧的显微硬度为30～40HM,钛基体和过渡区界面附近没有明显的脆性相.     

热处理对冷轧铜铝复合板材界面扩散层结构的影响

用SEM、TEM、微区XRD等手段分析了复合板界面扩散层的形貌和结构,研究了热处理工艺对冷轧铜铝复合板材界面扩散层结构的影响,讨论界面扩散层形成规律。研究表明,冷轧铜铝复合板经过扩散热处理后,在复合界面形成具有扩散性质的界面层,随着热处理时间的延续,界面扩散层由最初的单层逐渐生长为三层,进一步延长热处理时间,界面层的层数不变,厚度略有增加;界面层含有q(Al2Cu)相、h2(AlCu)相和g2(Al4Cu9)相等金属间化合物;界面扩散层结构为:铝侧的Al-Cu固溶体与q(Al2Cu)相复合层、h2(AlCu)相层和铜侧的Cu-Al固溶体与g2(Al4Cu9)相复合层。     

钎焊温度对纯Fe真空钎焊接头组织及硬度的影响

采用BNi-7+9%Cu复合钎料对纯Fe进行真空钎焊,研究不同钎焊温度对焊接接头的影响。运用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射分析及显微硬度分析对焊接接头进行研究。结果表明,接头主要由等温凝固区、非等温凝固区和扩散影响区组成。等温凝固区为富Cr、Fe的γ(Ni,Cu)固溶体,非等温凝固区由γ(Ni)+Ni-P共晶组织和Ni-Cr-P金属间化合物组成。当钎焊温度为940℃时,由于扩散影响区部分液体凝固缓慢,形成许多大的空洞,焊缝中心的显微硬度为870MPa;当钎焊温度为960℃时,焊缝和母材得到很好结合,焊缝中心的显微硬度为800MPa;当钎焊温度为980℃时,由于Fe与Ni原子的扩散速度不同,在扩散影响区形成了柯肯达尔孔洞,焊缝中心的显微硬度为760MPa。     

焊接温度对连续油管TLP扩散焊接头组织与性能的影响

采用FeNiCrSiB与BNi2非晶箔复合中间层,在氩气保护下进行了连续油管CT80瞬时液相扩散焊。焊接压力P=3MPa,采用双温工艺焊接,从室温升高至1240℃,保温30s,然后降至焊接温度T_B=1200、1210及1220℃,焊接时间t_F=120s。分析了焊接温度对接头显微组织与性能的影响,测试了不同焊接温度下接头抗拉强度及显微硬度,并观察了拉伸断口形貌。结果表明,随着焊接温度升高,焊缝中夹杂逐渐消失,接头抗拉强度增加,显微硬度降低。T_B=1200、1210及1220℃时,接头的抗拉强度分别为547、613及618MPa,显微硬度分别为330HV、271HV、259HV。     

钼铜扩散焊接接头界面显微组织

采用扩散焊接方法对钼铜异种材料进行了焊接,研究了直接焊接和加镍作为中间层焊接对焊接接头界面显微组织的影响,通过SEM、EDS、EPMA、XRD等测试方法对其显微结构进行了表征.结果表明,直接焊接时,焊接界面结合紧密,Mo、Cu原子之间相互扩散形成扩散层,接头断裂发生在扩散层,由于柯肯达尔效应作用,在铜侧形成少量孔洞,孔洞的存在使焊接接头性能降低;加镍中间层焊接时,接头抗拉强度高于直接焊接时抗拉强度,Mo/Ni和Ni/Cu界面结合紧密,Mo/Ni界面形成固溶体层,接头断裂发生在Mo/Ni界面处,断口呈典型的脆性断裂特征.     

铝-钢复合板结合界面研究

用显微硬度计、透射电镜、扫描电镜及能谱仪对铝-钢复合板结合界面进行了研究.结果表明,铝-钢复合板结合界面呈准正弦波形;结合界面两侧的铝元素和铁元素相互扩散,扩散的深度在微米数量级,爆炸后结合界面显微硬度增加,漩涡区的硬度增加为基体金属的3-6倍;结合界面由铝和铁的金属间化合物(FeAl、FeAl2、FeAl3、Fe24...     

振幅对线性摩擦焊接头组织及界面原子浓度分布的影响

通过改变振幅对TC11/TC17异质钛合金进行了线性摩擦焊及测温实验.焊后利用光学显微镜、扫描电镜及电子探针分析仪等对飞边、焊接接头微观组织及焊缝界面近域原子浓度进行了分析.结果表明,振幅越大,界面获得的焊接热输入越大,形成的飞边越大.线性摩擦焊接过程中焊缝组织温度超过1100℃,超过β相变温度.飞边组织发生明显的再结...     

Ti(C,N)/Ni扩散焊接界面的组织和性能

以铜和铌作为中间夹层,真空扩散焊接Ti(C,N)/Ni,研究温度和时间等主要工艺参数对Ti(C,N)/Ni界面微观组织和性能的影响.结果表明,当扩散焊接的温度低于1273 K时,界面的夹层材料基本保持不变,界面的微观组织为Cu/Nb层状物,铜在镍中有少量扩散;而当扩散焊接的温度为1523K时,界面微观组织在初期为Ni8Nb的金属问化合物 离散析出的CuNi固溶体,到后期变为靠近Ti(C,N)侧为(Ti,Nb)(C,N) NbT(Ni,Ti,Cu)6 NbNia层,靠近Ni侧为NiCu NbNis层.这表明,液态Cu为过渡液相,通过Ni的溶解而形成CuNi过渡液相,加速了Nb在CuNi过渡液相中的溶解.由此产生的NiNbCu过渡液相能浸润Ti(C,N),并在界面处形成少量的(Ti,Nb)(C,N)固溶体合金,从而提高了界面的结合性能,界面剪切强度可达到140 MPa.     

激光合成Ni—Cr-Al＋12％TiC涂层的显微组织及耐磨性研究

在不锈钢基材上通过激光合成Ni-Cr-Al-Co-X（X=Mo、W、Nb、Ti、C）＋12％TiC粉末制备出组织均匀且与基体间完全冶金结合的无缺陷的涂层，其中组织主要为金属间化合物Ni3Al-Ni0.58Al0.42及其增强相TiC。利用金相显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、显微硬度计和磨损试验机对涂层的组织、相结构、硬度及耐磨性进行了分析和测试。结果显示：复合材料涂层的主要组织为TiC增强相、金属间化合物Ni3Al及大量Ni0.58Al0.42相；其组织均匀，与基体之间为完全冶金结合，具有硬度高、抗粘着摩损能力强的特点，在滑动干摩擦实验条件下表现出优异的耐磨性。     

高体积比SiCp/A356复合材料真空扩散钎焊接头组织与性能研究

采用快速甩带技术制备了7组(Al-33.3Cu-6.0Mg)-xNi(x=0,0.5,1.0,2.0,3.0,4.0,5.0,质量分数/%)急冷箔状钎料,分别对化学镀Ni-P合金前后的SiCp/A356复合材料进行真空扩散钎焊。通过剪切实验对钎焊接头的抗剪强度进行测定,并利用扫描电镜和能谱分析等方法对接头微观组织进行观察和分析。结果表明,当向Al-33.3Cu-6.0Mg钎料合金中添加不同含量的Ni时,其急冷钎料的固-液相线(504~522℃)变化较小;当w(Ni)=3%且在570℃、保温30min的钎焊工艺下,A356基体/钎料两界面间发生适当的互扩散和溶解现象(585℃时出现溶蚀缺欠),且部分钎料/SiC颗粒的接触界面发生Mg参与的化学反应,接头抗剪强度达到64.97 MPa;而在同种钎焊工艺下,对于化学镀Ni-P合金镀层后的SiCp/A356复合材料,其接头处A356基体/Ni-P合金镀层/钎料等接触界面易于形成富含Al、Ni的致密反应层,接头连接质量显著提高,且w(Ni)=4%时,接头抗剪强度达到79.96 MPa。     

ASP60粉末高速钢与W18Cr4V热压扩散焊工艺与焊接性能研究

目的 研究采用ASP60粉末高速钢与W18Cr4V高速钢异种材料焊接的方式,以降低高性能粉末高速钢材料的损耗率,提高生产效益,同时摸索出具有优异接口组织和界面结合力的焊接工艺.方法 通过单一变量的原则研究焊接温度、压力以及保温时间对焊接性能的影响,同时根据各组参数下接口处的宏观形貌、力学性能及微观组织(SEM),分析确...     

TC4金字塔点阵结构的激光焊接及其平压性能

基于用高温节点下压法成形的TC4钛合金芯体,用面芯激光焊接制备了钛合金金字塔点阵结构。用响应曲面法优化激光焊接参数,实现了点阵结构面芯连接,分析焊接节点的微观组织并进行了点阵结构平压实验。结果表明：激光功率对焊接效果有显著的影响。点阵结构面芯激光焊接的优化工艺参数为：上面板的焊接功率为1.4 kW,下面板的焊接功率为1.2 kW,离焦量为30 mm,停留时间为1 s。在激光焊接热影响区发生了马氏体转变,分布着大量的针状马氏体;熔焊区的组织为粗大β相+针状α相。在焊接节点处,从熔焊区到母材的显微硬度随着马氏体相的减少而降低。根据平压实验结果分析了金字塔点阵结构变形和破坏的规律,桁架杆失效断裂发生在热影响区。用激光焊接制备的TC4钛合金点阵结构,其平压强度为3.09 MPa,平压模量为153.25 MPa。     

线性摩擦焊接头形成过程及机理

分析了异质钛合金线性摩擦焊接头焊合线近域组织结构,结合飞边形貌及组织特点,探讨了线性摩擦焊接头的形成机理。结果表明,在线性摩擦焊接过程中摩擦界面温度超过钛合金基体材料相变点,焊后摩擦界面两侧均有高温塑性层残留并发生再结晶,焊缝区为完全再结晶组织,TC11侧焊缝区为细小针状组织,TC17侧焊缝区为亚稳态β组织。异质钛合金线性摩擦接头形成机理研究表明,在线性摩擦焊接过程中以及焊后摩擦界面始终存在,界面两侧的高温黏塑性金属没有发生机械混合,界面两侧原子发生了扩散迁移现象,在接头结合界面处形成扩散过渡区。摩擦焊通过扩散与再结晶的共同作用形成焊接接头。     

高温扩散法制备铁铝金属间化合物涂层

针对金属间化合物在工业中作为高温结构材料使用存在脆性的问题，将金属间化合物以涂层的方式应用。以Fe-Al系为研究体系，以高温扩散制备的方法获得了良好的Fe-Al金属间化合物涂层，实验结果表明，在合适的工艺参数下，所得到的涂层具有单一性，致密性且与基体结合良好，该涂层具有良好的高温耐磨，耐蚀，耐氧化等特性。     

不锈钢/铝合金异种金属激光-MIG熔钎焊工艺研究

分别采用激光-MIG复合焊和单MIG焊,实现了2mm厚的304不锈钢和6061铝合金对接接头的熔钎焊,对比了不同焊接热源对接头显微组织、界面层化合物及力学性能的影响。结果表明,采用激光-MIG复合焊可以获得性能良好的不锈钢-铝对接接头。激光-MIG复合焊接头的界面层化合物为FeAl_2和Fe_4Al_(13),厚度约为5μm;而单MIG焊接头的界面层化合物厚度约为3μm,主要为Fe_4Al_(13)。激光-MIG复合焊接头的抗拉强度为105MPa,比单MIG焊接头提高了10.8MPa,达到铝合金母材的33.9%。接头试样拉伸断裂均起裂于钎焊界面处,并向余高处扩展,且由脆性断裂转变为韧性断裂。     

铝合金超声辅助搅拌摩擦焊接接头组织性能研究

目的探究超声振动对铝合金搅拌摩擦焊的作用效果。方法分别采用普通搅拌摩擦焊和超声辅助搅拌摩擦焊方法,对7075铝合金进行焊接试验,并对焊接接头的微观组织、力学性能、断口形貌进行分析。结果普通搅拌摩擦焊焊缝中生成了隧道型缺陷,施加超声振动后,缺陷消失,形成了无缺陷的良好接头,且与普通搅拌摩擦焊相比,超声辅助搅拌摩擦焊焊缝热影响区晶粒长大程度较小,焊核晶粒细化。接头强度明显提高,达到铝合金母材强度的71.5%,接头断裂模式为韧窝和准解理的混合断裂形式。结论超声振动促进了塑性金属的流动,能有效抑制孔洞、隧道型缺陷等的形成,同时超声振动能在提升金属塑性的同时,降低焊缝的热输入。     

304不锈钢激光焊接接头组织性能及断裂机理研究

目的 研究工艺参数对接头微观组织及力学性能的影响规律,观察断口形貌并揭示断裂机理。方法 基于生产实际,采用激光焊接技术对304不锈钢进行平板对接试验,利用金相显微镜、扫描电镜和背散射电子衍射等手段观察不同焊接参数下的接头微观组织,利用拉伸试验机及显微硬度仪测试其力学性能;通过疲劳试验机测试不同应力下的疲劳寿命,并绘制相应的S-N曲线;使用扫描电镜观察并分析疲劳断口的形貌特征。结果 焊缝中心由等轴状奥氏体和针状铁素体组成,熔合区以柱状晶的形式向焊缝中心生长。激光功率及焊接速度越大,柱状晶的尺寸越小。当激光焊接功率为1 390 W、焊接速度为13mm/s、离焦量为-10 mm时,304不锈钢激光焊接接头的力学性能最好,此时的抗拉强度为785.9 MPa、伸长率为75.6%,拉伸断口呈典型的韧性断裂特征。在高应力水平（350 MPa和500 MPa）下,疲劳断口由裂纹萌生区、裂纹扩展区和瞬时断裂区组成,焊缝具有优良的抗疲劳性能。结论 焊接速度越快、焊接功率越小、离焦量为负,得到的焊接接头硬度越高,由于细晶强化及加工硬化的双重作用,接头达到了最佳力学性能。     

不同填充材料下316LN/Inconel 718异种激光焊接头的显微组织与力学性能

目的研究不同填充材料下316LN/Inconel 718异种激光焊接接头的显微组织、显微硬度及室温拉伸性能。方法分别对316LN/Inconel 718异种材料在不填充焊丝、填充ER316LMn焊丝和填充HGH4169焊丝的情况下进行激光对接试验。采用XJP-2C型倒置光学显微镜观察不同填充材料下接头的显微组织,401MVD型数显显微硬度计测量不同填充材料下接头显微硬度,WDW-100型万能电子试验机测量不同填充材料下接头的室温拉伸抗拉强度,最终,对不同填充材料下316LN/Inconel718激光焊接接头的显微组织和力学性能进行对比分析。结果不填充焊丝与填充ER316LMn焊丝时,可获得外观成形良好的焊接接头;填充HGH4169焊丝时,接头外观成形稍差,但力学性能较好;不填充焊丝时,焊缝组织主要为柱状树枝晶、胞状晶和等轴树枝晶,填充焊丝时,焊缝组织主要为柱状树枝晶和胞状晶。填充焊丝和不填充焊丝情况下,316LN侧熔合区均会产生分层现象,而Inconel 718侧熔合区分层现象则不明显;当填充HGH4169焊丝时,焊缝的显微硬度值与抗拉强度值最大,焊缝填充ER316LMn焊丝时次之,不填充焊丝时最小。接头抗拉强度最大值为764.59 MPa,接头断裂方式为典型的韧性断裂。结论填充焊丝较不填充焊丝时,接头的力学性能有所提高,且填充HGH4169焊丝时,接头的力学性能达到最佳,但焊缝的宏观成形难以控制。     

工业气氛下电流场辅助Ni-ZrO2陶瓷扩散焊

目的 研究电流驱动下金属Ni向ZrO2陶瓷的定向扩散以及界面化学反应,实现两者在工业气氛下的快速连接。方法 在1 200 ℃下采用独特的电流场耦合扩散焊连接系统制备Ni-ZrO2扩散偶样品。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)对不同直流电参数(电流密度0~5.09 mA/mm²)下制备的样品界面焊缝形貌以及原子分布进行观察和解析;测试Ni-ZrO2扩散偶的剪切强度,并结合不同样品的界面微观结构演变初步揭示电流场辅助Ni-ZrO2的连接机制。结果 电流场有效地促进了工业气氛下金属-陶瓷界面的交互作用,当电子流由金属Ni指向ZrO2陶瓷时,界面反应层厚度随着电流密度的增大而持续增大;样品接头的连接强度随着电流强度的增大呈先升高后降低的趋势,在1 200 ℃下通电(电流密度为3.82 mA/mm²)5 min时得到最佳剪切强度164 MPa。结论 施加直流电场引发的金属电迁移效应和固体电解质陶瓷中氧离子的定向运动是促进界面互扩散以及化学反应的重要原因,而局部的过度“失氧”容易导致陶瓷结构和功能特性丧失。与高真空环境相比,在工业气氛下界面附近较高的氧浓度抑制了陶瓷变质,使焊接接头在电流强度较大时仍然保持了较高的剪切强度。     

添加Ni箔中间层的Mg-Al扩散焊接接头界面结构和力学性能

采用扩散焊接工艺,通过添加Ni箔中间层对镁铝异种金属进行焊接。利用无损检测、电子探针、扫描电镜、万能材料试验机研究了Mg/Ni/Al焊接接头界面的组织结构和力学性能。结果表明:Ni箔中间层可以有效阻止界面处Mg,Al元素的相互扩散,接头界面处没有生成Mg-Al金属间化合物。在焊接温度440℃,保温时间90min时,接头抗剪强度达到最大值20.5MPa。Mg/Ni/Al接头由Al,Ni和Mg,Ni的相互扩散形成,接头界面形成Al-Ni过渡区和Mg-Ni过渡区,界面主要物相分别为Al3Ni2,Al3Ni和Mg2Ni,过渡区厚度随焊接温度升高而增加。