TiAl/Ti/V/Cu/40Cr钢扩散连接界面组织结构对接头强度的影响

研究了TiAl/Ti/V/Cu/40Cr钢的扩散连接，结果显示：在TiAl/Ti界面处形成了对接头强度有利的Ti3Al TiAl双相层及Ti固溶体层，而Ti/V/Cu/40Cr界面处未出现金属间化合物及其它脆性相，接头最高拉伸强度可达420MPa，接近TiAl母材。     

Ag基与Cu基钎料钎焊硬质合金与钛合金组织及性能对比研究

分别以Ag-Cu-Ti与Cu-Mn-Ni为钎料在不同工艺下进行了Ti6Al4V钛合金与YG8硬质合金的高频感应连接。采用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)对钎焊界面的显微组织、成分分布进行了考察分析,并检测了接头的抗拉强度。结果表明:采用Ag基钎料时,Ti6Al4V侧界面反应层为Ti(s.s)+Ti_2Cu/Ti_2Cu/Ti_2Cu+TiCu/TiCu/Ti_3Cu_4/TiCu_2+TiCu_4,YG8侧界面反应层为Ti_3Cu_4/TiCu_2+TiCu_4,在钎缝中心形成了韧性较好的Ag(s.s)+TiCu层,接头最高抗拉强度289 MPa;采用Cu基钎料时界面结构为Ti6Al4V/β-Ti/TiCu+Ti_3Cu_4+TiMn+Cu(s.s)/YG8,接头最高抗拉强度206 MPa。通过对比表明Ag基钎料所得到钎缝韧性较好,但反应时间过长易在母材与反应层间形成裂纹;Cu基钎料呈镶嵌结构,钎焊温度过高镶嵌结构破坏,接头性能急剧下降。     

TiAl/Ag-Cu/Ti/W-Cu钎焊接头的界面结构及连接机理

采用Ag-Cu/Ti叠层活性钎料实现了TiAl基合金与W-Cu合金的钎焊连接,获得了良好的钎焊接头。利用SEM,EDS等微观手段,分析了接头界面结构和元素分布情况,并探讨接头连接机理。研究结果表明:TiAl/AgCu/Ti/W-Cu典型界面微观结构为TiAl/Cu-Ti/Cu基固溶体+Ag基固溶体+Ag-Cu共晶/Cu-Ti+Cu基固溶体/WCu。TiAl侧的连接主要靠Cu-Ti反应层的生成,W-Cu侧主要为钎料中Ag向W-Cu中扩散形成的Cu基固溶体实现连接。     

Al-Mg焊丝的Ti6Al4V/5A05Al熔钎焊接接头的组织性能

为实现Ti/Al熔钎焊接头组织性能的优化,采用Al-Mg焊丝进行Ti6Al4V/5A05Al异种金属的熔化极氩弧熔钎焊。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等对Ti/Al界面组织结构和接头断口形貌进行了分析,采用万能力学试验机对接头的抗拉强度进行了测试。结果表明,采用Al-Mg焊丝配合合适的焊接工艺可实现钛与铝的可靠焊接,钛与焊缝之间通过形成一层厚度1～5μm的芽状TiAl_3反应层实现良好的钎焊结合;Ti/Al界面附近未发现未焊透、裂纹等微观缺陷。拉伸测试中大多数接头断裂于铝侧焊接热影响区中,接头最高抗拉强度达243 MPa。与Al-Si焊丝相比,采用Al-Mg焊丝时Ti/Al熔钎焊接头的抗拉强度获得了显著提高。     

Mo/AgCuTi/Cu钎焊接头的界面结构及连接机理

采用AgCuTi活性钎料实现了Cu和Mo的真空钎焊连接,获得了良好的钎焊接头。利用SEM、EDS等检测方法,分析了钎焊接头的界面结构和元素分布情况,并探讨了接头的连接机理。结果表明:Mo/AgCuTi/Cu接头的典型界面微观结构为Mo+Mo Ti固溶体+共晶组织+Cu基固溶体+富Ag区+Cu。在焊接过程中,Ti原子会在Mo侧偏聚形成Mo Ti固溶体从而降低界面能,使钎料能够润湿Mo母材实现焊接。     

真空钎焊工艺对Al_2O_3陶瓷/304不锈钢接头成形的影响

采用Ag-Cu-Ti钎料对Al_2O_3陶瓷与304不锈钢进行了不同工艺参数下的真空钎焊连接试验。通过SEM、EDS、XRD方法分析了钎焊接头的显微组织和界面反应产物,研究了钎焊温度和保温时间对钎焊接头组织和裂纹的影响。结果表明,Al_2O_3/304接头钎缝分为3个反应区,分别是靠近陶瓷的反应层,由Ti O反应层和Ti3Al反应层组成;钎缝区,由Ag(Cu)固溶体、Cu(Ag)固溶体和Ti Fe_2组成;靠近不锈钢的Ti Fe_2+Ti O反应层。随着钎焊温度升高,保温时间的延长,接头钎缝中Ti Fe_2数量增加,尺寸增大,这降低了通过塑性变形缓解接头残余应力的能力,同时陶瓷侧界面反应层增厚。这些使得接头陶瓷的裂纹现象越严重。     

镍/铜箔回流焊与激光钎焊界面显微组织与性能

基于镍箔“桥”替代铝铜直接焊接的背景下,利用回流焊、半导体激光钎焊对镍铜箔片进行异质连接.对比分析了接头形貌及界面显微组织的形成机制,并对其力学性能进行评价.结果表明,两种焊接接头成形良好,且无焊接缺陷产生;激光钎焊焊缝内由锡的固溶体和具有等轴晶形态的Cu-Sn金属间化合物组成,而回流焊焊缝则为锡的固溶体;两种焊接接头铜-锡、镍-锡界面均呈现不同形貌,且铜-锡界面层厚度大于镍-锡界面层.回流焊在铜-锡界面处显微组织呈扇贝状分布,其组成为铜固溶体→Cu₃Sn金属间化合物→Cu₆Sn₅金属间化合物;激光钎焊铜-锡界面处由多种Cu-Sn金属间化合物组成.在镍-锡界面处,回流焊呈现连续分布的(Cu, Ni)₆Sn₅金属间化合物,而激光钎焊则是由短棒状(Cu, Ni)₃Sn₄与条状(Cu, Ni)₆Sn₅组成,两种焊接接头最大剪切力可达320 N以上,远高于实际生产要求.基于此研究结果,可进一步明确激...     

不同钎料对Ti3Al基合金钎焊接头强度及界面微观组织的影响

研究了Ti3Al基合金真空钎焊及接头组织性能;分析了不同钎料对接头界面组织和剪切强度的影响,初步优选了钎料,优化了钎焊连接规范参数;利用电子探针、扫描电镜和X射线衍射等方法对接头进行了定性和定量分析.结果表明:采用NiCrSiB钎料连接时,在界面处有金属间化合物TiAl3、AlNi2Ti和Ni基固溶体生成,TiAl3和AlNi2Ti的生成降低了接头的剪切强度;采用TiZrNiCu钎料连接时,在界面处有金属间化合物Ti2Ni、Ti(Cu,Al)2和Ti基固溶体生成,Ti2Ni和Ti(Cu,Al)2的形成降低了接头的剪切强度;采用AgCuZn钎料连接时,在界面处生成TiCu、Ti(Cu,Al)2和Ag基固溶体,TiCu和Ti(Cu,Al)2的生成是降低接头剪切强度的主要原因;采用CuP钎料连接时,在界面处生成了Cu3P、TiCu和Cu基固溶体,CuaP和TiCu使接头的剪切强度降低;对于NiCrSiB钎料,当连接温度为1 373 K,连接时间为5 min时,接头的剪切强度最高为219.6 MPa对于TiZr-NiCu钎料,当连接温度为1 323 K,连接时间为5 min时,接头的最高剪切强度为259.6 MPa;对于AgCuZn钎料,当连接温度为1 173 K,连接时间为5 min时,接头的最高剪切强度为125.4 MPa;对于CuP钎料,当连接温度为1 223 K,连接时间为5 min时,接头的最高剪切强度为98.6 MPa;采用TiZrNiCu钎料连接Ti3Al可获得最大接头强度.     

复合阻隔法的阻隔效应原理及其在扩散连接中的应用

以TiAl金属间化合物增压涡轮与 4 0Cr钢轴的扩散连接为背景 ,提出了复合阻隔法扩散连接工艺 ,并探讨了阻隔效应原理 ,建立了从材料的扩散连接性角度出发的原子半径、原子电负性阻隔层选择原则。利用本文的扩散连接阻隔效应原理 ,确定了TiAl金属间化合物增压涡轮与 4 0Cr钢轴的扩散连接复合阻隔层为Ti/V/Cu ,由此得到的扩散连接接头在V/Cu及Cu/ 4 0Cr的连接界面处出现了对连接性能有利的无限固溶体层 ,在TiAl/Ti的接触面上生成了能够强化接头强度的Ti3 Al TiAl双相层和Ti的固溶体层 ,与TiAl/ 4 0Cr直接扩散连接相比 ,Ti/V/Cu复合阻隔层的加入 ,避免了在TiAl/4 0Cr的接触面上TiC、Ti3 Al、FeAl、FeAl2 金属间化合物脆性相的产生 ,接头强度高达4 2 0MPa ,因此利用本文的阻隔效应原理可以很好地进行复合阻隔层的选择     

Effects of Ti on the Brazability of Zn-22Al-xTi Filler Metals as Well as Properties of Cu/Al Brazing Joints

设计并采用Zn-Al-Ti系列钎料对Cu和Al异种金属实施了钎焊,并对Zn-22Al-xTi/Cu界面处的相组成和金属间化合物形貌进行了分析。结果表明：在Zn-22Al中添加0.01%至0.05%的Ti可以显著细化钎料组织,而且Zn-22Al-0.03Ti在Cu基板上的铺展面积比Zn-22Al高出60.4%,但Ti的添加会提高Zn-22Al钎料的熔点和熔化区间。另外,在钎料中添加微量的Ti可以优化Cu/Al接头中Cu侧界面化合物的组织并减小其厚度。相比Zn-22Al钎料,Zn-22Al-0.03Ti钎焊所得Cu/Al接头强度要高出13.4%,而且接头断裂位置由化合物层转移至钎料内部。X射线衍射结果显示,钎焊过程中有CuAl2,Cu9Al4,CuZn 3种化合物产生于钎料与Cu基板界面处     

铜夹层Ti-6Al-4V/AZ31B异种金属的扩散连接

采用纯铜(Cu)箔作为中间过渡层在真空下对钛合金Ti-6Al-4V与镁合金AZ31B异种金属进行扩散连接。用冷场发射扫描电镜、能谱仪等对连接接头进行微观分析,利用拉伸试验获得接头强度。结果表明:530℃的扩散焊接头结合良好,界面区呈层状结构,相结构依次为γ-Cu固溶体、Cu3Ti、Cu2Al、Mg-Cu-Al三元金属间化合物、Mg17(Cu,Al)12及(α-Mg+Mg2Cu)共晶组织。520℃时,AZ31B/Cu界面无液相产生,无法实现AZ31B与Ti-6Al-4V的可靠连接;530℃时,共晶组织与金属间化合物共存于接头界面区,形成冶金连接;焊接温度为550℃时,共晶组织消失,接头界面区Mg-Cu-Al三元金属间化合物呈连续网状分布。焊接接头的剪切强度随保温时间的增加呈先上升再下降的趋势,30 min的接头剪切强度达到最大值,约为61 MPa。     

SiO2玻璃陶瓷与TC4钛合金的活性钎焊

分别采用活性钎料AgCuTi和TiZrNiCu对SiO2陶瓷和TC4钛合金进行了钎焊连接,使用扫描电镜和X射线衍射等手段对接头的界面组织和力学性能进行了研究.结果表明,采用两种钎料均能够实现对SiO2陶瓷和TC4钛合金的连接;SiO2/TiZrNiCu/TC4接头的典型界面为SiO2/Ti2O+Zr3Si2+Ti5Si3/(Ti,Zr)+Ti2O+TiZrNiCu/Ti基固溶体/TiZr-NiCu+Ti基固溶体+Ti2(Cu,Ni)/TC4;SiO2,AgCuTi/TC4接头的典型界面为SiO2/TiSi2+Ti4O7/TiCu+Cu2Ti4 O/Ag基固溶体+Cu基固溶体/TiCu/Ti2Cu/Ti+Ti2 Cu/TC4.当钎焊温度为880℃和保温时间为5 min时,SiO2/TiZrNiCu/TC4接头的最高抗剪强度为23 MPa;当钎焊温度为900℃和保温时间为5 min时,SiO2/AgCuTi/TC4接头的最高抗剪强度为27MPa.     

Ti(C,N)基金属陶瓷与低碳钢真空钎焊的界面结构及接头强度

本文采用CuMnNiCrSi钎料实现了对Ti(C,N)基金属陶瓷与低碳钢的真空钎焊连接。研究了钎焊温度和保温时间对钎焊接头剪切强度的影响,通过XRD、SEM和EDS对接头的物相、显微组织、元素分布及断口形貌进行分析。研究表明:在钎焊温度为1030℃,保温时间为20 min的工艺条件下,钎焊接头的结合强度达到最大,其剪切强度为301.5 MPa。Ti(C,N)基金属陶瓷/低碳钢焊缝由α-Ti基固溶体和Cr基固溶体构成。在金属陶瓷一侧的界面处形成Cu基固溶体,在钢一侧形成(Cu,Ni)固溶体和(Fe,Ni)固溶体。Ti(C,N)基金属陶瓷/低碳钢接头断裂发生在Cu基钎料处,其断裂方式为韧性断裂。     

电镀阻隔层对钛/钢电子束焊接接头性能的影响

采用电子束熔化焊、电子束阻隔焊和电子束阻隔熔-钎焊方法来实现钛合金与不锈钢异种金属之间的连接。研究发现钛合金与不锈钢连接界面处产生的脆性金属间化合物是影响接头性能的关键因素。采用电子束直接熔化焊和阻隔熔化焊钛合金和不锈钢时,接头界面会产生贯穿性裂纹导致焊缝直接断裂。电子束阻隔熔-钎焊中利用熔化的不锈钢润湿未熔化的钛合金母材,并采用Ag、Cu作为中间层添加元素,在结合界面处形成了很好的阻隔屏障,减少了Ti/Fe界面的金属间化合物的产生,减缓了应力,实现了钛合金与不锈钢的冶金结合,接头抗拉强度约为100 MPa。电子束阻隔熔-钎焊得到的钛合金/不锈钢异种金属焊接接头焊缝正反面成形良好,X射线探伤未发现裂纹和气孔缺陷。     

铜/镀锌钢异种金属Nd:YAG激光-脉冲MIG复合热源钎接焊

将激光一电弧复合热源焊接应用于铜与钢的熔一钎连接,用该焊接方法实现了T2紫铜合金板与镀锌钢板的优质连接。结果表明,焊接接头钢母材未发生熔化而铜合金母材熔化,其焊缝与钢母材为钎焊连接,拉伸试验中试样的断裂位置发生在焊缝铜母材热影响区,焊接热影响区略有软化。断口分析发现,接头的断裂属于塑性断裂。高倍电镜分析表明,焊缝钎焊连接界面处未见钢溶蚀及Cu沿铁素体晶界侵入现象;能谱分析结果表明,焊接接头中Cu,Fe原子分别向对方基体进行了良好的扩散,二者在钎焊连接界面处形成了Cu—Fe固溶体,并且在接头的钎焊连接界面处有Si元素的富集现象。     

工业纯钛TA2/紫铜T2异种金属CMT焊接接头的微观组织和腐蚀性能

采用冷金属过渡技术(CMT)对工业纯钛TA2和紫铜T2异种金属薄板进行对接焊.焊接过程中,使焊丝偏向铜的一侧,铜母材和焊丝熔化形成熔焊接头,熔化的填充材料润湿钛母材,形成钎焊界面,实现钛和铜的熔钎焊连接.使用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和力学试验研究焊接接头的组织以及连接机理.在室温下10%HCl溶液中,研究钛/铜异种金属CMT焊接接头的腐蚀行为.结果表明,钎焊界面由TiCu,Ti₂Cu,AlCu₂Ti等多种金属间化合物组成;焊缝区由铜基固溶体和Ti-Cu-Al-Ni-Fe五元素析出相组成;接头的抗拉强度达到205 MPa;焊接接头在室温10%HCl溶液中腐蚀7天后,钎焊界面出现腐蚀沟槽,14天后自行断裂.     

采用不同结构Cu/V填充层的钛合金/不锈钢电子束焊接试验

对采用不同结构Cu/V填充层的钛合金与不锈钢电子束焊接头横截面形貌、微观组织及力学性能进行了分析.结果表明,采用片层结构的Cu/V填充层进行焊接时,焊缝组织由钒基固溶体、铜基固溶体及铁基固溶体组成,但由于焊缝底部有钢层未熔,形成未熔合缺陷,接头强度为288 MPa.采用楔形结构的Cu/V填充层,在保持接头固溶体过渡组织结构特征的同时,消除了未熔合缺陷,接头抗拉强度达到385 MPa.未熔钒层为接头力学性能薄弱区域,不同结构填充层的焊接接头断裂均发生于未熔钒层处.     

TiZrNiCu非晶钎料钎焊TiB_w/TC4复合材料和Ti60合金（英文）

使用TiZrNiCu非晶钎料成功实现了TiB_w/TC4复合材料和Ti60合金的钎焊连接。通过扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪及万能材料试验机表征钎焊接头的组织及性能。在940°C保温10 min下,钎焊接头的典型界面组织为Ti Bw/TC4复合材料/β-Ti+Ti B晶须/(Ti,Zr)_2(Ni,Cu)金属间化合物层/β-Ti层/Ti60合金。钎焊过程中元素向母材中的扩散过程直接影响接头界面结构。钎焊温度的升高使(Ti,Zr)_2(Ni,Cu)金属间化合物层的厚度减小,当钎焊温度超过1020°C时,(Ti,Zr)_2(Ni,Cu)金属间化合物层消失。钎焊温度较低时,生成的脆性相(Ti,Zr)_2(Ni,Cu)不利于接头性能。接头剪切强度随钎焊温度的升高呈先增加后降低的趋势,在1020°C下获得最大的剪切强度368.6 MPa;而当钎焊温度达到1060°C时,接头强度降低,这是由于形成了粗大的层状(α+β)-Ti组织。     

TA1/X65复合板焊接工艺及焊缝组织和性能研究

采用TIG+MIG+MAG焊接工艺对TA1/X65爆炸冶金复合板(复层Ti厚2 mm,基层X65管线钢厚14 mm)试件进行了以V/Cu作为过渡填充金属的板-板对接焊实验.利用OM,XRD,EDS面扫描,显微硬度测试和拉伸实验,研究了焊缝区组织特征、界面元素分布、主要物相、显微硬度分布及焊缝力学性能.结果表明,圆弧状"U"型坡口设计有利于过渡层Cu的MIG焊接,在Cu-钢界面不会引起应力集中而萌生裂纹.熔敷金属Ti,V,Cu和Fe有明显分区,扩散互融现象不明显,各区域间由固溶体相过渡连接,Ti/V过渡界面组织结构为钛基固溶体,V/Cu过渡界面组织结构为钒基固溶体,Cu/Fe过渡界面组织结构为铜基固溶体.焊缝硬度较高区域出现在Ti/V过渡界面和V/Cu过渡界面处,硬度达326和336 HV10,对过渡界面层塑韧性有一定影响.焊缝抗拉强度可达546 MPa,主要由碳钢层贡献.     

AgCu+nano-Al_2O_3复合钎料钎焊TC4合金与Al_2O_3陶瓷:界面结构及接头性能

通过向Ag Cu共晶钎料中添加nano-Al2O3增强相(2%,质量分数)并采用高能球磨的方法获得了Ag Cu+nano-Al2O3复合钎料(Ag Cu C钎料)。采用Ag Cu C钎料实现了TC4合金与Al2O3陶瓷的高质量钎焊连接,确定了TC4/Ag Cu C/Al2O3钎焊接头的典型界面组织结构为:TC4/α-Ti+Ti2Cu扩散层/Ti3Cu4层/Ag(s,s)+Ti3Cu4+Ti Cu/Ti3Cu4层/Ti3(Cu,Al)3O层/Al2O3。Nano-Al2O3的添加抑制了钎缝中连续的Ti-Cu化合物层的生长,同时在钎缝中形成了颗粒状Ti-Cu化合物相增强的Ag基复合材料,改善了钎焊接头的界面组织。随着钎焊温度的升高,各反应层厚度逐渐增加,颗粒状Ti-Cu化合物不断长大,Ag基复合材料组织逐渐细小。当钎焊温度T=920℃,保温时间t=10 min时接头抗剪强度达到最大为67.8 MPa,典型断口分析表明:压剪过程中,裂纹起源于钎角处并沿钎缝扩展后转入Al2O3陶瓷,最终在Al2O3陶瓷母材侧发生断裂。