添加Ni中间层镁/钢激光熔钎焊接头的组织和性能

通过添加0.1 mm的Ni片,对AZ31B镁合金板和Q235低碳钢进行激光熔钎焊搭接试验,分析添加Ni中间层后接头的宏观形貌、元素分布与微观组织和力学性能.结果表明:添加Ni中间层的熔钎焊接头焊缝成形良好.焊缝由镁侧焊缝、金属间化合物(IMC)层、钢侧焊缝组成.根据元素分布发现,加入Ni中间层后,在IMC层出现Mg元素向下、Fe元素向上扩散的现象.进一步研究发现,接头镁侧焊缝主要由α-Mg+β-Mg17-Al12)组成;IMC层由Mg2 Ni、AlNi相和(α-Mg+Mg2 Ni)共晶组织组成;钢侧焊缝由Fe-Ni固溶体组成.其中,IMC层中的树枝状的Mg2 Ni有机械咬合的作用,AlNi相对熔钎焊接头具有强化作用,使接头的力学性能提高.随着线能量的增加,接头拉剪强度σb呈现出先增大后减小的趋势.当P=1250 W、v=20 mm·s-1、线能量Q=625 J·cm-1时,添加Ni中间层的镁/钢焊接头的σb最高,达到198 MPa.     

T92/Super304H异种钢焊接接头的性能研究

根据新型耐热钢T92和Super304H钢的焊接特点制定了适宜的焊接工艺,研究了焊制的T92/Su-per304H异种钢焊接接头的力学性能。结果表明,T92/Super304H异种钢接头的各项力学性均能满足使用要求。焊缝金属的韧性远低于T92钢侧热影响区,焊缝金属的结晶形态对焊缝韧性有很大的影响。焊接接头中焊缝金属的硬度值最高,而T92钢侧热影响区硬度最低,并且不同热影响区部位显微硬度变化较大,Super304H钢侧热影响区硬度变化不大。     

镁合金/钢异种材料激光熔钎焊接头组织及成形调控

采用激光熔钎焊技术对AZ31B镁合金与Q235钢进行异种金属搭接实验。添加Ni中间层协调镁合金与钢的冶金连接,通过外加纵向交变磁场调控接头成形及组织,以期提高接头的力学性能。结果表明：添加Ni中间层后接头类熔焊区IMC层为树枝状或连续纳米级层状AlNi相,实现冶金连接。外加交变磁场后Fe-Ni固溶体厚度减小且延伸进镁侧焊缝中,沟壑状的Fe-Ni固溶体增加了界面的结合面积。通过测量发现接头实际界面连接长度与拉剪线载荷有很大的联系。外加交变磁场后激光熔钎接头实际界面连接长度与拉剪线载荷随着磁场强度的增加呈现先增大后减小的趋势。当激光功率P=1250 W,焊接速度v=20 mm·s^-1,磁场强度B=10 mT,磁场频率f=35 Hz时,添加Ni中间层协调镁合金与钢的冶金连接,外加纵向交变磁场优化接头焊缝成形,接头拉剪线载荷最高,达到163 N/mm。     

铝合金与镀锌钢脉冲旁路耦合电弧GMAW熔钎焊搭接工艺及接头性能的研究

采用脉冲旁路耦合电弧GMAW熔钎焊方法,以ER4043焊丝为填充材料,实现了铝合金与镀锌钢异种金属的熔钎焊接,得到外观成形良好、变形小的搭接接头。通过SEM、EPMA、EDS、显微硬度计和拉伸实验机对搭接接头的微观组织及力学性能进行了研究。结果表明:在搭接接头界面中心区的铝侧形成针状或锯齿状的FeAl3金属间化合物,而在钢侧形成平齐的Fe2Al5和Fe0.7Al3Si0.3金属间化合物。显微硬度测试分析进一步证明了铝合金与镀锌钢界面中心区由硬度高的金属间化合物组成。搭接接头的平均拉剪强度达到144.85MPa,最高拉剪强度达到186.73MPa,达到了铝合金母材强度的88.5%,且断裂方式为韧性断裂。     

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。     

6061铝合金/DP600钢电阻点焊接头特征及力学性能

目的 提升6061-T6铝合金/DP600双相钢电阻点焊接头的力学性能,以满足该焊接结构在汽车工业中的应用。方法 对6061-T6铝合金与DP600双相钢分别进行了直接电阻点焊试验及添加Ni中间层的电阻点焊试验,采用光学显微镜、扫描电子显微镜及能谱仪分析了接头界面宏微观组织、化学成分、元素分布等,此外还采用接头拉剪试验进行了2种接头的力学性能测试,并对接头的断口形貌及断裂模式进行了分析。结果 直接点焊接头熔核界面形成了厚度约为2.5μm的金属间化合物层,主要金属间化合物为靠近铝合金侧的Fe₂Al₅及靠近高强钢侧的Fe₄Al₁₃。直接点焊接头的拉剪载荷为3.1 kN,失效形式为界面断裂,断口呈以脆性为主的混合断裂特征。添加Ni中间层的点焊接头界面形成了Ni₄Al₁₃、Ni₂Al₅金属间化合物,抑制了焊接过程中Al-Fe互扩散并降低了Al-Fe金属间化合物的形成以及硬脆性Al-Fe金属间化合物对接头力学性能的影响,使...     

TiNi形状记忆合金/不锈钢异种材料激光焊研究

采用纯镍中间夹层和激光焊技术,连接TiNi形状记忆合金丝和不锈钢丝异种材料。对比分析了加镍夹层与未加镍夹层的激光焊接头的组织和性能。结果表明,与未加镍夹层的接头相比,加镍夹层的接头组织和性能得到明显改善,接头组织中γ-Fe相含量增加,TiFe2,TiCr2等金属间化合物相含量减少,焊缝区硬度明显降低,接头抗拉强度提高。未加镍夹层的接头的抗拉强度仅为187MPa,断口呈现典型的脆性断裂特征。加镍夹层后,接头抗拉强度提高至372MPa,断口具有脆-韧混合型断裂特征。     

添加高熵合金粉末AZ31B镁合金/304不锈钢电阻点焊接头组织和力学性能

以FeCoNiCrMn高熵合金为中间层,获得高质量的AZ31B/不锈钢电阻点焊接头。分析过渡区与两侧母材的反应扩散行为,检测接头性能并优化焊接工艺。结果表明：包含FeCoNiCrMn颗粒的过渡区成功连接镁、钢两母材。镁合金侧界面主要是颗粒周围反应生成的Fe₄Al₁₃金属间化合物;而不锈钢侧边界主要由(Fe,Ni)固溶体和Fe₄Al₁₃金属间化合物两部分组成。拉剪载荷F随焊接电流I和焊接压力P的增加,焊接时间t的延长,呈现出先升高后降低的趋势,在18.2～22.5 kA,15～35周波,2.0～10.6 kN的实验工艺范围内,添加高熵合金镁/钢点焊接头拉剪载荷在3.2 kN以上,最大拉剪载荷为5.605 kN,相比未添加高熵合金镁/钢点焊接头拉剪载荷提高了397%。高熵合金过渡层形成了大量(Fe,Ni)固溶体,减少Fe₄Al₁₃脆性金属间化合物的生成,有效提高了接头的力学性能。     

高熵合金中间层对TiNi/TC4电子束焊接头组织及性能影响

目的 解决TiNi/TC4异种金属的焊接问题,扩大此2种金属的结合应用.方法 选用3 mm×40 mm×0.5 mm的FeCoCrNiMn高熵合金薄片作为中间层,采用电子束焊接方法焊接TiNi/TC4.对形成的接头进行宏观分析,采用电子显微镜以及X射线衍射仪对其微观组织进行表征;通过拉伸和硬度测试,分析该接头的力学性能.结果 接头宏观成形存在裂纹缺陷,观察微观组织发现,在焊接接头中只形成了AlTi3相和Ni0.35Al0.30Ti0.35相,没有形成Ti2Ni相.接头的抗拉强度为81.8 MPa,伸长率为4.38％,平均显微硬度为HV661,断口呈脆性断裂特征.结论 将高熵合金作为中间层焊接TiNi/TC4是一种有效的方法,可以成功实现异种金属的焊接,中间层的存在可以有效调控焊缝中的析出相种类.     

中间层Ni对TC4/2A14异种金属搅拌摩擦焊接头组织和性能的影响

目的 添加0.05 mm厚的Ni箔作为中间层,对3 mm厚的TC4钛合金和2A14铝合金进行搅拌摩擦焊,分析Ni对接头力学性能的影响。方法 采用扫描电镜、EDS能谱及XRD衍射等微观表征分析方法,对焊接接头的断口形貌、成分进行分析,探究Ni箔对焊接接头力学性能的影响。结果 由于钛合金和铝合金存在较大的物理化学性能差异,Ti/Al异种金属焊接性较差,界面容易产生TiAl3、TiAl、Ti3Al等金属间化合物,其中脆性相TiAl3对接头性能的影响最大,会导致综合力学性能下降。当加入中间层材料Ni后,由于Ni与Al晶体结构均属于面心立方,因此Ni与Al的扩散系数大于Ti与Al的扩散系数,Ni和Al之间优先形成金属间化合物且弥散分布于焊缝中,从而缩短了Ti与Al之间的相互扩散时间,减少了TiAl3相的生成。结论 在未添加中间层材料时,接头平均抗拉强度为237.3 MPa,约为2A14铝合金母材抗拉强度的56.7%;当添加中间层Ni后,对焊缝中金属间化合物的种类和数量进行了调控,减少了对性能影响最大的TiAl3相的生成,接头平均抗拉强度达到285.3 MPa,为2A14铝合金母材抗拉强度的68%。     

Laser welding of TiNi shape memory alloy and stainless steel using Ni interlayer

Laser welding of TiNi shape memory alloy wire to stainless steel wire using Ni interlayer was investigated. The results indicated that the Ni interlayer thickness had great effects on the chemical composition, microstructure, gas-pore susceptibility and mechanical properties of laser-welded joints. With an increase of Ni interlayer thickness, the weld Ni content increased and the joint properties increased due to decreasing brittle intermetallic compounds (TiFe₂ and TiCr₂). The joint fracture occurred in the fusion zone with a brittle intermetallic compound layer. The tensile strength and elongation of the joints reached the maximum values (372 MPa and 4.4%) when weld Ni content was 47.25 wt.%. Further increasing weld Ni content resulted in decreasing the joint properties because of forming more TiNi₃ phase, gas-pores and shrinkage cavities in the weld metals. It is necessary to select suitable Ni interlayer thickness (weld composition) for improving the mechanical properties of laser-welded joints.     

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。     

Interfacial structure of the joints between magnesium alloy and mild steel with nickel as interlayer by hybrid laser-TIG welding

The joint interface of Mg alloy to steel with Ni interlayer was investigated. Comparing with that without any interlayer, the joint shear strength was improved significantly. The characterization of interfaces in the joint with Ni interlayer was analyzed and discussed. The results show that the formation of intermetallic compound Mg₂Ni and solid solution of Ni in Fe at the interface altered the bonding mode of joints which contributed to the increase of the tensile shear strength in contrast to the direct joining of Mg alloy to steel. Owing to the addition of Ni interlayer, the conclusion is that the bonding mode of Mg alloy to steel from mechanical bonding to semi-metallurgical joining.     

Effect of interlayer addition on microstructure and mechanical properties of NiTi/stainless steel joint by electron beam welding

NiTi/Stainless Steel(SS) sheets have been welded via a vacuum electron beam welding process, with three methods(offsetting electron beam to SS side without interlayer, adding Ni interlayer and adding Fe Ni interlayer), to promote mechanical properties of the Ni Ti/SS joints. The joints with different interlayers are all fractured in the weld zone near the Ni Ti side, which is attributed to the enrichment of intermetallic compounds including Fe2 Ti and Ni3 Ti. The fracture mechanisms of different joints are strongly dependent on the types of interlayers, and the joints without interlayer, adding Ni interlayer and adding Fe Ni interlayer exhibit cleavage fracture, intergranular fracture and mixed fracture composed of cleavage and tearing ridge, respectively. Compared with the brittle laves phase Fe2 Ti, Ni3 Ti phase can exhibit certain plasticity, block the crack propagation and change the direction of crack propagation. The composite structure of Ni3 Ti and Fe2 Ti will be formed when the Fe Ni alloy is taken as the interlayer, which provides the joint excellent mechanical properties, with rupture strength of 343 MPa.     

U75V轨道钢线性摩擦焊工艺研究

目的 提高及改善目前轨道连接与修复的质量。方法 采用线性摩擦焊（LFW）的方法,对高碳轨道钢（U71Mn）在不同参数下进行了焊接试验,并对其微观组织和力学性能进行了表征。结果 焊接参数对接头质量起着决定性的作用。根据焊后接头的微观组织差异,可将其分为4个部分：焊缝中心区（WCZ）、热力影响区（TMAZ）、热影响区（HAZ）和母材（BM）。BM为珠光体和上贝氏体的混合组织,TMAZ由珠光体和少量马氏体组成。在WCZ中,由于受到的热力耦合作用的增强和更高的冷却速率,该区域马氏体含量进一步增加。在拉伸试验中,所有试样均在WCZ处发生断裂,接头的最大抗拉强度达到BM强度的86.6%。此外,WCZ中存在大量马氏体,在增加焊缝显微硬度的同时也降低了焊缝的冲击韧性。结论 采用LFW的方法可以得到焊接质量优良的轨道钢接头。     

DP590高强钢双脉冲胶接点焊的工艺研究

针对DP590高强钢薄板, 本文提出一种应用双脉冲电流进行高强钢胶接点焊的连接工艺,通过双脉冲胶接点焊正交试验,研究双脉冲胶接点焊工艺对接头力学性能及显微组织的影响,并应用极差分析获得双脉冲胶接点焊最优工艺参数,对比分析单脉冲和双脉冲胶接点焊接头的力学性能、金相组织、显微硬度.研究表明：双脉冲电流的引入可有效降低胶接点焊过程飞溅的产生,提高胶接点焊工艺的稳定性.其中,电流是影响双脉冲胶接点焊接头力学性能的主要因素.采用双脉冲胶接点焊工艺,可明显细化熔核区的晶粒,熔核区密集分布大量的板条状马氏体,有助于提升焊核区的显微硬度,提高接头的整体韧性和强度.     

Mikrostrukturelle und mechanische Eigenschaften von laserstrahlgeschweißtem Magnesiumfeinblech AZ31‐HP mit und ohne Zusatzwerkstoffe

Microstructural and mechanical properties of laser welded sheets of magnesium AZ31‐HP with and without filler wires This paper describes Nd:YAG laser beam welding experiments carried out on rolled 2.5 mm thick magnesium sheet AZ31‐HP. For the butt welds in flat position, filler wires AZ31X and AZ61A‐F were used, diameter 1.2 mm. The microstructure and mechanical properties of the different laser beam welded joints were examined and compared with one another. The obtained results show that the laser beam welding of AZ31‐HP sheet is possible without hot crack formation, both without and with filler wires. The determined tensile strength, ductility, fracture toughness and microhardness of laser beam welded joints without filler wire were not effected by AZ31X nor AZ61A‐F. By use of these filler wires loss of zinc was minimized and the shape of weldments was optimized. The values of fracture strength, yield strength and microhardness of the joints and base material are quite similar. It is found that the ductility of the joints is lower than the base materials due to the heterogeneous microstructure of the fusion zones and geometrical notches of the weld seams. Both, weld and base material of AZ31‐HP, showed stable crack propagation. Furthermore, for base material slightly lower fracture toughness values CTOD than for the joints were determined.     

5083铝合金搅拌摩擦焊接头拉伸行为研究

目的 研究5083铝合金搅拌摩擦焊接（FSW）的组织、力学性能和拉伸应变,分析接头的拉伸行为。方法 采用数码相机、光学显微镜、电子扫描显微镜等表征分析方法,对焊缝的表面宏观成形、微观组织、断口形貌进行分析;利用拉伸机、三维数字动态散斑应变测量分析系统和显微维氏硬度计对接头的力学性能和拉伸应变进行测试。结果 不同焊接工艺参数下FSW接头的最低抗拉强度为305 MPa,断后延伸率达到了14%以上;焊核区拉伸应变沿板厚方向呈现上高下低和上宽下窄的不均匀梯度分布,发生了较大程度的变形强化,直到拉伸应力达到抗拉强度。断裂失效前300/120接头的最大拉伸应变在晶粒粗大的母材区,500/120和500/200接头的最大拉伸应变则位于晶粒尺寸差异较大的后退侧焊核区与热力影响区交界处。接头拉伸断口宏观上均为45°剪切韧性断裂,微观上均以韧窝韧性断裂为主,而高热输入500/120接头出现脆性断裂特征,其延伸率明显降低。结论 高热力耦合输入使铝合金FSW接头薄弱区发生转变,强韧性降低。