钎焊工艺对Ni/BNi7+Cu9%钎缝组织及显微硬度的影响

为了改善Ni基钎料钎焊接头脆硬的共晶组织,本文采用BNi7+9%Cu复合钎料对纯镍进行真空钎焊。结果表明:温度越高,间隙越大,扩散影响区越大,钎缝区显微硬度越低,扩散影响区显微硬度越高。当钎焊接头间隙为30μm,温度960℃时,钎缝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、Cu)的γ(Ni)固溶体,非等温凝固区为γ(Ni)+Ni3P共晶组织,扩散影响区为少量的共晶组织和γ(Ni)固溶体;而温度980℃时,钎焊接头是由中心的Ni3P组织和扩散影响区的γ(Ni)固溶体组成。当钎焊接头间隙为100μm时,其扩散影响区的范围要比30μm的大,在960℃时,钎缝填充不好,有很多孔洞。     

整体预热对TNM合金电子束焊接接头组织的影响

为抑制发动机TiAl合金新材料的焊接裂纹、改善接头组织,采用整体预热的方式在300℃和500℃恒温环境下,对TNM(Ti-43.5Al-4Nb-1Mo-0.1B)合金试板进行电子束焊接工艺试验,利用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）及电子背散射衍射（EBSD）等方法对焊接接头显微组织进行表征,分析了预热温度对焊接裂纹、焊缝形貌、晶粒尺寸、相组成以及硬度等的影响。结果表明,随着预热温度的升高,焊缝宽度有所增加,并且裂纹在预热温度为500℃时消失;靠近焊缝侧的热影响区晶粒明显长大,而远离焊缝侧的热影响区晶粒出现细化;当预热温度升高,焊缝组织中α2相含量减少,γ相含量增加,预热温度为500℃时,γ相含量增加至85.5%,成为焊接接头的主相,同时α2相的类片层状特征消失;通过提升预热温度,TNM合金焊缝位错密度和硬度有明显降低。     

层状结构TiAl合金钎焊组织及性能

目的揭示层状结构Ti Al合金薄板采用钎料Ti-Zr-Cu-Ni时,在钎焊过程中的扩散行为,以及钎焊后的组织和力学性能。方法对焊缝及周边区域进行电子扫描(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射分析(XRD),明确钎焊过程中的扩散行为以及钎焊接头组织;对钎焊后的层状Ti Al合金进行剪切试验和纳米压痕试验,评价焊缝的力学性能。结果采用Ti-Zr-Cu-Ni钎箔钎焊Ti Al合金板材,Al元素为主要扩散元素,从母材向焊缝进行扩散,在Ti Al合金与钎料界面处生成Ti_3Al金属化合物,在焊缝处生成(Ti,Zr)_2(Cu,Ni)(s,s),Ti_2(Cu,Ni)(s,s),(Ti,Zr)_2Ni(s,s)和α-Ti。焊后接头的剪切强度为252 MPa,裂纹在母材处生成,穿过焊缝扩展到另一侧母材区域发生断裂,焊缝区硬度值高于母材,为12.8 GPa。结论选用Ti-Zr-Cu-Ni钎料在930℃下进行钎焊,能够获得质量良好的接头。     

Al-Si-Cu-Zn钎料钎焊3003铝合金的接头组织及力学性能

采用自制的Al-Si-Cu-Zn钎料对3003铝合金进行钎焊实验,利用X射线衍射、扫描电镜、能谱仪对接头微观组织和断口进行分析,并研究了钎焊温度对接头组织和性能的影响。结果表明:在540~580℃保温10min工艺下钎焊3003铝合金,均可获得良好的钎焊效果。钎焊接头均由钎缝中心区的α(Al)固溶体、θ(Al2Cu)金属间化合物、细小Si相和AlCuFeMn+Si相,两侧扩散区的α(Al)固溶体与元素扩散层以及母材组成;钎焊接头室温剪切断裂于扩散区齿状α(Al)/钎缝中心区的交界面,断口主要呈脆性解理断裂特征。随着钎焊温度的升高,扩散区的α(Al)固溶体晶粒长大,接头结合界面犬牙交错;当钎焊温度为560℃,保温10min时,接头的室温抗剪强度达到最大值92.3MPa,约为母材强度的62.7%。     

超窄间隙激光焊接TC4钛合金接头组织及性能研究

以TA2为焊丝,采用超窄间隙激光焊接方法焊接了10 mm的TC4钛合金板,间隙为2 mm。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和拉伸试验机分析了TC4钛合金接头的组织与性能。结果表明,选取合适的工艺可以实现TC4钛合金超窄间隙激光填丝焊接,获得无缺陷的焊接接头。接头由母材、热影响区、熔合区、焊缝组成,界线清晰。其中热影响区为网篮状组织,焊缝由大β晶粒组成,大晶粒内部为杂乱的α+α′相针状组织,热影响区晶粒明显细化。由于超窄间隙的啮合效应,接头最大抗拉强度为893 MPa,达到母材的84.7%,断裂位置在焊缝中心。焊缝区和热影响区的显微硬度高于母材,且在热影响区的显微硬度最大,接头整体显微硬度呈马鞍状分布。     

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。     

激光功率和离焦量对2 000 MPa级热成形钢激光焊接接头组织与性能影响

目的 研究激光功率和离焦量对PHS2000型热成形钢激光焊接接头焊缝区及热影响区显微组织、拉伸特性和硬度分布的影响。方法 采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)分析焊接接头的显微结构;利用拉伸实验和显微硬度实验探究焊接接头力学性能的变化规律。结果 随着激光功率从3 500 W增至4 700 W,焊缝区与热影响区平均晶粒尺寸总体呈上升趋势,抗拉强度先上升后下降,焊缝区平均显微硬度值在635HV~651HV内浮动,热影响区平均显微硬度值在434HV~451HV内浮动;离焦量对焊缝区的组织分布有显著影响,不同离焦量下的组织分布均较为分散,热影响区的晶粒尺寸在离焦量为−3 mm时达到最大,为10.67 μm。在不同激光功率和离焦量下,焊接接头的显微硬度值存在上下浮动,焊接接头各区的显微硬度分布规律基本一致,以焊缝为中心,两侧趋于对称分布。硬度分布规律如下:焊缝区硬度>母材区硬度>热影响区硬度。结论 在本实验条件下,与离焦量相比,激光功率对焊接接头显微组织及拉伸强度的影响更大。在焊接速度为150 mm/min条件下,设置激光功率为4 100 W、离焦量为−2 mm,此时抗拉强度最大,为1 715 MPa,达到母材抗拉强度的85%。     

Cu-P-Sn-Ni钎料真空钎焊MGH956合金的研究

为扩展Cu-P基钎料在连接MGH956合金中的应用,采用新型Cu-P-Sn-Ni钎料对MGH956合金在800~890℃进行了真空钎焊,研究了不同钎焊温度和保温时间对焊缝组织及力学性能的影响.结果表明:在所研究的钎焊温度范围内保温5 min均可获得成形效果良好的钎焊接头,其主要由钎缝中心区和界面反应层组成,其中,钎缝中心区由α(Cu)固溶体基体和化合物Cu_3P+(Fe,Ni)_3P+FeCr组成,反应层由α(Fe)固溶体、Fe_3P和Cu_3P组成;随着钎焊温度的升高,反应层厚度逐渐增加,钎缝中心区中的化合物Cu_3P+(Fe,Ni)_3P+FeCr的形态也随之发生明显改变;各钎焊温度下获得的钎焊接头经室温拉伸,断裂均发生在钎缝中心区,断口形貌呈现韧性和脆性的混合断裂特征.830℃钎焊5 min的接头抗拉强度最大,为510.3 MPa,达到了母材抗拉强度的70.9%.     

SiC陶瓷真空钎焊接头显微组织和性能

在高真空条件下采用Ti-35Zr-35Ni-15Cu(质量分数/%)钎料对SiC陶瓷进行了钎焊连接,研究了接头界面组织的形成过程以及工艺参数对接头性能的影响。结果表明:钎料与SiC陶瓷发生了复杂的界面反应,生成了多种界面产物。当钎焊温度为960℃,保温时间为10min时,SiC陶瓷侧形成了连续的TiC和Ti5Si3+Zr2Si层,同时Ti5Si3+Zr2Si向钎缝中心生长呈长条状。SiC陶瓷到接头钎缝中心的显微组织依次为:SiC/TiC/Ti5Si3+Zr2Si/Zr(s,s)/Ti(s,s)+Ti2(Cu,Ni)/(Ti,Zr)(Ni,Cu)。钎焊温度为960℃,保温时间为30min时,长条状的Ti5Si3+Zr2Si贯穿了整个接头。钎焊接头强度随着钎焊温度的升高和钎焊时间的延长都呈现先增大后减小的趋势。当钎焊温度为960℃,保温时间为10min时,接头的剪切强度最高,达到了110MPa。     

热处理温度对TC17(α+β)/TC17(β)钛合金线性摩擦焊接头组织及力学性能的影响

对TC17(α+β)/TC17(β)钛合金线性摩擦焊接头进行热处理实验,采用光学显微镜(OM),扫描电子显微镜(SEM)和显微硬度仪等检测手段,研究不同热处理温度对焊接接头微观组织及力学性能的影响。结果表明:焊态下,接头焊缝区发生再结晶,界面处为亚稳定β相组织,显微硬度低于母材,接头高周疲劳强度为345 MPa。TC17(α+β)侧热力影响区因焊接速率过快,残留了大量的初生α相。经过焊后热处理,亚稳定β相分解,焊缝析出弥散的(α+β)相。随着热处理温度的升高,细小的次生α相长大,部分发生球化。热处理后,因亚稳定β相分解,焊缝及热力影响区的显微硬度大幅度升高,接头疲劳强度平均提高65 MPa;随着热处理温度的升高,接头热力影响区的断裂韧度增加。     

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.     

CuMnNiCo钎料钎焊MGH956合金接头组织及力学性能研究

采用自制的CuMnNiCo钎料对氧化物弥散强化(ODS)合金MGH956进行钎焊实验,分析了钎焊过程中各种组织的形成过程,研究了不同的钎焊温度对接头组织和性能的影响。结果表明:在1000~1050℃保温20min工艺下钎焊MGH956合金,均可获得良好的钎焊成形效果,钎焊接头由钎缝中心区的Cu-Mn基固溶体和两侧扩散反应区的Fe-Mn基固溶体组成,并含有三种不同的化合物相。钎焊温度为1030℃和1050℃时,接头的室温拉伸断裂发生在钎缝中心处,断口主要呈沿晶脆性断裂特征。钎焊温度的提高使沿晶界分布的脆性(Mn,Ni)-Si相减少,有利于改善钎焊接头强度,钎焊接头的室温抗拉强度最高可达到母材强度的75%。     

Ti3Al基合金与Ti-6Al-4V合金TLP连接接头的组织转变

采用TiZrNiCu合金作为中间层材料研究了Ti3Al基合金与Ti-6Al-4V合金的瞬间液相(TLP)扩散连接接头成分、组织转变及显微硬度.研究结果表明,连接温度和连接时间对接头成分和组织有较大的影响.随着连接温度的提高和连接时间的延长,接头中元素分布趋于均匀,连接区宽度增大.连接温度为850℃和900℃时,液相的残留使得接头中存在Ti-Cu金属间化合物.当连接温度为950℃,连接时间为30min时,等温凝固的完成使Ti-Cu金属间化合物从接头中消失.随着连接温度的提高和连接时间的延长,接头连接区硬度降低.当连接温度为950℃,连接时间为30min时,接头硬度分布较均匀.     

深潜器用Ti80厚板电子束焊接接头组织性能研究

采用电子束焊接方法焊接深潜器用56 mm厚Ti80合金,并对焊接接头的组织结构和力学性能进行研究。结果表明,焊接接头成形良好,无缺陷;焊缝组织为马氏体α相和残余β相组成的网篮组织;熔合区界线明显,过热区十分窄;热影响区组织由初生α相、马氏体α相和β相组成;焊接接头各区域显微硬度值分布不均匀,由焊缝至母材显微硬度值逐渐下降;拉伸断裂发生在远离焊缝的母材处,接头抗拉强度为935.3 MPa,大于原始母材的911.8 MPa;焊缝冲击吸收功为36.3 J,由焊缝至母材冲击吸收功值逐渐增大,接头各区域冲击断裂方式均为韧性断裂。     

ZrB2高温陶瓷钎焊接头的界面组织和性能

采用Ti-Zr-Ni-Cu钎料对ZrB2-SiC陶瓷的真空钎焊工艺进行研究。借助SEM,EDS和XRD等分析测试手段,分析了接头的界面组织结构及性能。实验结果表明:接头界面产物主要有TiC,ZrC,Ti5Si3,Zr2Si,Zr(s,s),(Ti,Zr)(Ni,Cu)等。随着钎焊温度和钎焊保温时间的增加,钎焊接头中的Zr(s,s)层厚度不断增加,焊缝两侧灰色相Ti5Si3+Zr2Si的体积和数量逐渐增加并向焊缝中部生长伸展,焊缝接头中的黑色相TiC+ZrC的体积和数量明显增加,其分布贯穿整个焊缝。当钎焊温度为920℃,钎焊时间为10min时,钎焊接头的抗剪切强度最高,达到143.5MPa。     

Ti-61Ni真空钎焊TZM合金接头界面组织与力学性能

目的 研究不同钎焊温度下获得TZM/Ti-61Ni/TZM接头的微观组织演化及力学性能的变化,为获得可靠钎焊接头提供指导.方法 采用电弧熔炼方法制备Ti-61Ni,将以TZM/Ti-61Ni/TZM"三明治"结构装配的试样放入真空炉中进行不同温度(1200～1280℃)下的钎焊连接,利用SEM和EDS等手段分析钎料与母材之间的相互作用,测试接头的力学性能并分析接头断裂行为,研究温度对接头界面组织演化和力学性能的影响.结果 钎缝主要为TiNi相和TiNi3相,钎料中Ti元素向母材扩散形成Mo(s,s)扩散层;钎焊温度升高,钎缝宽度减小,TiNi相减少,钎料对TZM母材的溶蚀加剧;接头的抗剪强度先升高后下降,接头在TZM母材处断裂.结论 采用Ti-61Ni高温钎料实现了TZM合金的可靠连接,接头典型界面组织为TZM/扩散层(Mo(s,s))/TiNi+TiNi3/扩散层(Mo(s,s))/TZM;当钎焊温度为1240℃时,接头的抗剪强度达到最大值,为121 MPa.     

焊接温度对TM52/304瞬间液相扩散焊接头性能的影响

采用BNi2作为中间层,在焊接压力为1 MPa、保温时间15 min的情况下,对钢结硬质合金TM52和304不锈钢进行瞬时液相扩散焊连接(TLP),研究了不同焊接温度下接头的显微组织和不同区域元素扩散迁移及力学性能。结果表明,钢结硬质合金TM52与304不锈钢之间能实现较好地冶金结合;焊接接头界面主要由[Fe, Ni]、Fe_0.64Ni_0.36、Cr_0.19Fe_0.7Ni_0.11和Ti(O_0.19C_0.53N_0.32)组成;当焊接温度为1 110℃时,接头剪切强度、抗拉强度最大,拉伸断口呈明显的韧性断裂特征。     

热处理对TiAl/Ti2AlNb放电等离子扩散焊接头微观组织与力学性能的影响

采用放电等离子扩散连接方法,实现了TiAl/Ti2 AlNb合金扩散连接,对焊后的接头进行不同温度的热处理,分析热处理后接头显微组织,并检测接头抗拉强度和显微硬度.结果表明:热处理后Ti2 AlNb母材、TiAl母材和界面处显微形貌无明显变化;Ti2 AlNb热影响区发生B2相向O相转变,由于针状O相的析出,热影响区的显微硬度较焊态显著增加.随着热处理温度的升高,Ti2 AlNb热影响区的显微硬度逐渐减小,接头的室温抗拉强度逐渐增加.当热处理温度为900℃时,接头抗拉强度最大为376 MPa.热处理后接头的断裂方式为脆性断裂.     

TC4钛合金与YG8硬质合金高频感应钎焊组织及性能研究

在钎焊温度920~970℃和钎焊保温时间20s条件下,采用B-Cu64MnNi钎料对TC4钛合金与YG8硬质合金进行真空高频感应钎焊实验。利用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)及X射线衍射分析(XRD)对钎焊接头的显微组织、成分分布和相结构进行了研究,测试了接头的抗拉强度并观察分析了断口形貌及其元素分布。结果表明,钎焊温度为920~940℃时TC4与YG8钎焊接头显微结构为:TC4/β-Ti/TiCu+Ti3Cu4+TiMn+Cu(Mn,Ni)/YG8,钎缝呈镶嵌结构;随钎焊温度升高,脆性片状组织TiMn增多,镶嵌结构破坏,接头性能明显降低;钎焊温度为930℃时,获得的接头抗拉强度最高,为206MPa。     

Ta/Ni/Mo异种薄板激光熔钎焊正交试验探究

目的探究Ta/Mo异种薄板激光熔钎焊的最佳焊接工艺参数。方法设计正交试验方案,得出理论最优工艺参数。采用SL-08型Nd:YAG脉冲激光焊机对薄板完成焊接得到焊接接头;通过微机控制电子万能试验机测试焊接接头的抗拉强度;通过显微硬度计测量焊接接头显微硬度;通过OM测试方法观察焊缝组织。并通过焊接接头的性能对得出的最优工艺参数进行验证。结果在最佳焊接工艺参数下,接头的最大平均抗拉强度为230 MPa,接近Ta母材的抗拉强度,拉伸试样断裂发生在近Ta热影响区;焊缝表面连续,可看到清晰的鱼鳞纹,焊缝背面宽度均匀,焊缝成形良好;焊缝中心区域出现了针状共晶组织,热影响区的晶粒都呈现不同程度的长大现象;形成接头的焊缝区硬度最高,钼母材次之,钽母材最小。结论通过正交试验得出的最优工艺参数是准确的,Ta/Mo异种薄板最佳焊接工艺参数为:激光功率P为20.8 W(激光功率百分比为26%),脉宽T为5.5 ms,脉冲频率f为4.0 Hz。