铝/钛/钢爆炸复合板性能研究

通过试验加工了船用铝/钛/钢(5083/1060/TAl/CCS-B)爆炸焊接复合板,并对其结合质量、力学性能及界面形态进行了研究.结果表明,将纯铝板1060和钛板TA1作为中间过渡层后,复合板的结合质量良好,且铝/钛界面的剪切强度达到85 MPa以上,其力学性能也均达到了相应标准;钛/钢界面呈规则的正弦波形,产生了较明显的塑性变形;铝/钛界面比较平直,波长较大,波幅较小.     

钛/铝双面冷弧MIG组合熔钎焊接头组织和性能

采用SAl5183焊丝对TA2钛和5A06铝合金进行了双面冷弧MIG组合焊接.对接头厚度方向不同位置的Ti/Al界面组织特性进行了分析;并对接头抗拉强度进行了测试.结果表明,试验工艺获得的接头中,钛与焊缝形成了平直的结合界面,界面处未发现剥离、裂纹等缺陷.受焊接热输入影响,形成两种不同的Ti/Al界面:接头中上部钛与焊...     

细直径TA2/0Cr18Ni9Ti棒材储能焊接试验分析

采用电容储能焊机对直径2.5 mm的TA2纯钛和0Cr18Ni9Ti不锈钢异种棒材进行快速凝固对接研究,分析了接头显微组织和界面结合机制,测试了接头力学性能.结果表明,储能焊能够实现TA2与0Cr18Ni9Ti之间的快速凝固焊接,获得的焊接接头组织细小致密,极快的焊接速度有效抑制了接头中TiFe2,TiFe等脆性金属间化合物的生成.接头缺陷主要为裂纹,并具有脆性断裂特征,裂纹多发于0Cr18Ni9Ti侧,穿过熔合界面向熔核延伸.当焊接电压为195 V,电容为9 900μF,电极力为15 N时,接头抗拉强度达到480 MPa.     

爆炸焊接TA2/316L复合板界面的微观分析

采用扫描电镜、能谱仪和显微硬度计，对爆炸焊接316L／TA2复合板结合界面的显微组织，成分和显微硬度进行了研究。结果表明，界面呈波状；316L与TA2结合界面之间有一层约为5μm的熔化层：波尾处存在漩涡状熔化块，熔化块内有微裂纹和气孔；界面附近的基体组织产生了剧烈的塑性变形；钛一侧存在绝热剪切带；界面附近的原子存在扩散现象；界面区的显微硬度有显著的提高。     

钛/钢爆炸复合板界面波幅比与剪切强度关系研究

针对在不同爆炸复合工艺条件下生产的钛/钢复合板,通过在显微镜下观察其结合界面形态,测量其结合界面的波幅和波长,进行了波幅比的计算;同时,将界面波幅比与剪切强度进行分析对比,从而找出特定规格的钛/钢复合板界面波幅比与界面剪切强度的对应关系,为生产中钛/钢复合工艺优化提供参考依据.     

钛箔/钢爆炸焊接的界面结合性能

为减小钛/钢爆炸焊接钛层的使用量,以低爆速乳化炸药作为焊接炸药,食盐作为传压层,成功实现厚度200 μm TA1钛箔与Q235钢的爆炸焊接.通过金相显微镜、扫描电镜和能谱仪对界面微观形貌进行分析,利用万能试验机对复合板试件进行拉伸、弯曲试验检测其结合性能. 结果表明,钛箔/钢界面呈规则的波形,主要以熔化层结合,具有良好的结合质量.靠近界面金属产生强烈的塑性变形,钢侧晶粒呈流线状.波后的旋涡内包含熔化块,未观测到孔洞、裂隙等缺陷.根据Ti和Fe元素原子比例,熔化块成分主要为FeTi,Fe₂Ti等金属间化合物.三点弯曲和拉伸试件的界面均未出现分离,复合板材界面具有良好的塑性变形能力和结合性能.拉伸试件断口两侧的钛层与钢层存在大小不一的韧窝,主要呈塑性断裂.     

压焊

20092125热等静压对钛不锈钢焊接接头组织性能的影响/韩丽青…//焊接学报.-2008,29(11):41~44TA2/316L爆炸焊接试样在压力150MPa,温度850℃条件下热等静压处理2h,分别对爆炸态和热等静压态焊接接头进行了抗剪强度测试,重点对比研究了热等静压处理对焊接接头组织形貌、化学成分分布及脆性相的影响。热等静压处理后,原爆炸态接头附近的缺陷被治愈,Ti,Cr,Fe,Ni等元素的相互扩散距离明显增加,但接头中生成的脆性相也增加。结果表明,爆炸态的剪切试样断裂于TA2侧,热等静压态断裂于金属间化合物相。图4表1参520092126Ti2AlNb/GH4169真空扩散连接初步研究/钱锦文…//热加工工艺.-2008,37(13):90~92在950℃,5MPa,1h的工艺条件下,分别添加Mo,Ta,Nb箔做中间层,对Ti2Al Nb与GH4169真空扩散连接工艺进行了研究。利用扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等方法对焊接接头成形机理进行了分析。结果表明,以Mo做中间层时接头开裂;以Ta,Nb做中间层时形成完整接头,其中,Ta或Nb中间层与Ti2Al Nb连接良好,而与GH4169界面出现...     

压焊

20092125热等静压对钛不锈钢焊接接头组织性能的影响/韩丽青…//焊接学报.-2008,29(11):41~44TA2/316L爆炸焊接试样在压力150MPa,温度850℃条件下热等静压处理2h,分别对爆炸态和热等静压态焊接接头进行了抗剪强度测试,重点对比研究了热等静压处理对焊接接头组织形貌、化学成分分布及脆性相的影响。热等静压处理后,原爆炸态接头附近的缺陷被治愈,Ti,Cr,Fe,Ni等元素的相互扩散距离明显增加,但接头中生成的脆性相也增加。结果表明,爆炸态的剪切试样断裂于TA2侧,热等静压态断裂于金属间化合物相。图4表1参520092126Ti2AlNb/GH4169真空扩散连接初步研究/钱锦文…//热加工工艺.-2008,37(13):90~92在950℃,5MPa,1h的工艺条件下,分别添加Mo,Ta,Nb箔做中间层,对Ti2Al Nb与GH4169真空扩散连接工艺进行了研究。利用扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等方法对焊接接头成形机理进行了分析。结果表明,以Mo做中间层时接头开裂;以Ta,Nb做中间层时形成完整接头,其中,Ta或Nb中间层与Ti2Al Nb连接良好,而与GH4169界面出现...     

TA1/Q235R爆炸焊接复合板界面组织及力学性能

通过扫描电子显微镜（SEM）和能谱扫描仪（EDS）等分析方法，结合力学性能试验，研究了TA1/Q235R爆炸焊接复合板的界面组织与力学性能。结果表明：TA1/Q235R在爆炸焊接后形成了规律的波状结合界面以及不均匀的漩涡状组织。漩涡组织主要由TiFe、TiFe2等脆性金属间化合物组成，漩涡组织中裂纹、夹杂物、脆性金属间化合物等缺陷导致界面的破坏易沿波形轨迹发生；钛/钢界面拉伸剪切强度达194 MPa，复合板的最大抗拉强度为440 MPa；拉剪断口表现为以脆性断口为主的混合断裂特征，断口特征表明漩涡组织中金属熔化层对钢侧的结合强度高于钛侧。板材拉伸断口为韧性断口。     

爆炸焊接参数对钽/304不锈钢界面波形影响的数值模拟

为了研究爆炸焊接参数对界面波形的影响,对钽/304不锈钢的爆炸焊接进行了二维数值模拟,模拟得到了不同碰撞角和碰撞速度的界面波。由输出模拟界面处波形图可观测到钢在爆轰过程中被拉长且在涡旋处强烈弯曲;测量波的波长以及波幅发现,当碰撞速度一定时,比波长由小到大依次为碰撞角12.2°、碰撞角14.1°、碰撞角16.4°;碰撞角一定时,碰撞速度为633 m/s界面波长和波幅小于碰撞速度为735 m/s时的界面波长和波幅;速度水平方向的数值大小与波长数值的大小一致性较好,速度竖直方向的数值大小与波幅数值的大小一致性较好。结果表明,结合界面处和界面附近的钢侧均发现了明显的解理断裂特征;界面处比波长与碰撞角呈正相关;碰撞速度越大,界面波长和波幅也越大;速度水平方向的分量决定波长数值的大小,速度竖直方向的分量决定波幅数值的大小。 创新点： (1)结合光滑粒子流体动力学方法,采用单参数变化方法研究碰撞角和碰撞速度对界面波形的影响。 (2)研究了速度的水平分量以及竖直分量对界面波形的影响。     

TA10合金厚板与钢爆炸焊接边界效应的产生与消除

根据Ti－Fe相田来看，这两种金属是完全不相容的，采用传统的焊接方法，不能得到牢固的钛钢接头．其原因是，在高温下，两种材料熔化界面会产生脆性的金属门化合物，严重影响两种材料的结合性能，导致钛钢接头不能正常工作．采用爆炸焊接法，可得到牢固致密的钛钢接头．而且由于爆炸焊接的显著特点——瞬时性和固相焊接，使接头不需要加热，钛、钢结合界面在焊接过程中来不及发生化学反应就完成了拉个结合过程．因此在其界面不会形成金属间化合物，可得到结合质量优良的钛钢接头．然而，在TA10与钢的用炸焊接过程中，总会出现一些令人不满…     

热等静压对钛不锈钢焊接接头组织性能的影响

TA2/316L爆炸焊接试样在压力150 MPa,温度850 ℃条件下热等静压处理2 h,分别对爆炸态和热等静压态焊接接头进行了抗剪强度测试,重点对比研究了热等静压处理对焊接接头组织形貌、化学成分分布及脆性相的影响.热等静压处理后,原爆炸态接头附近的缺陷被治愈,Ti,Cr,Fe,Ni等元素的相互扩散距离明显增加,但接头中生成的脆性相也增加.结果表明,爆炸态的剪切试样断裂于TA2侧,热等静压态断裂于金属间化合物相.     

5083Al/1060Al/TA1/Ni/SUS304五层爆炸复合板退火组织演化及力学性能

为改善5083Al和304不锈钢爆炸焊接质量,提升隔热效果,本研究采用1060Al、TA1和Ni作夹层材料,制备了具有热传导梯度的五层爆炸复合板。为消除爆炸焊接后的残余应力,减少绝热剪切带和微裂纹等缺陷,采用550℃×60min退火工艺对五层爆炸复合板进行退火处理,并通过SEM、EBSD和万能试验机等手段,分析研究退火对其组织演化及力学性能的影响。结果表明：五层爆炸复合板的4个焊接界面均呈波形,且在界面处存在微裂纹、孔洞、绝热剪切带和漩涡区等缺陷。经退火处理,4个焊接界面均发生不同程度的再结晶,微裂纹、绝热剪切带等缺陷得到有效改善;5083Al/1060Al/TA1界面的β相和Al-Ti金属间化合物增多,TA1/Ni界面在原TiNi₃熔化层的基础上新增TiNi熔化层和Ti₂Ni熔化层。界面抗拉剪强度均有所降低,但均仍远高于相应国标使用要求;拉脱试样在5083Al/1060Al界面断裂分离。     

Al0.1CoCrFeNi高熵合金/TA2钛复合板爆炸焊接试验及性能测试

高熵合金是一种新兴的多主元合金,具有作为结构材料的潜力,但对高熵合金焊接工艺的研究还很有限. 通过爆炸焊接实现了Al_0.1CoCrFeNi高熵合金与TA2工业纯钛的复合连接,并研究了Al_0.1CoCrFeNi/TA2复合板的微观结构和力学性能. 结果表明,Al_0.1CoCrFeNi/TA2复合板具有不连续熔化区的波状结合界面,熔化区中呈现多元素混合状态,并且具有较均匀的元素分布. 熔化区的硬度大于界面附近的硬度,并且硬度随着离界面距离的增加逐渐降低,但仍高于原始材料. 相对于焊接前的Al_0.1CoCrFeNi高熵合金的强度(398 MPa),爆炸焊接后的Al_0.1CoCrFeNi/TA2复合板强度明显提高(567 MPa),但断后伸长率降低. 说明爆炸焊接可以有效的将Al_0.1CoCrFeNi高熵合金与TA2工业纯钛相结合,而形成的复合板具有良好的力学性能.     

爆炸焊接工艺参数与波形参数的关系

采用半圆柱实验法,研究了钛-钢爆炸焊接工艺参数与焊接结合波形参数间的关系.结果表明,随炸药量和复板飞行距离增加,波幅及波长均随之增大,工艺参数对波形成过程及波形参数有直接的影响,研究结果为爆炸焊接工艺参数的选择提供了可靠依据.     

TiAl/40Cr扩散焊界面质量的超声评价

采用超声C扫描法对TiAl和40Cr扩散焊界面进行了检测,分别研究了界面回波幅度平均值和标准差与接头抗剪强度之间的关系,并讨论了焊接温度和试样表面粗糙度对上述关系的影响及界面气隙长度与回波幅度的关系.结果表明,当试样表面粗糙度一致时,回波幅度平均值和标准差随着抗剪强度的降低而增加.表面粗糙度会影响回波幅度平均值和标准差与接头抗剪强度的关系.当空气间隙的长度小于400 μm时,回波幅度与空气间隙长度近似成正比例关系.     

表面强化处理对工业纯钛焊接接头电化学腐蚀性能的影响

为了改善焊接接头的性能,延长其使用寿命,实验采用喷丸强度为0.15A的超声喷丸处理(USSP)方式对工业纯钛TA2焊接接头进行强化。通过OM、SEM、TEM分别对TA2焊接接头各区域组织及腐蚀形貌进行观测,对不同工艺处理试样的残余应力值、表面粗糙度进行了测定,并对超声喷丸后试样表面进行热处理和表面打磨,研究了不同表面残余应力及表面粗糙度对焊接接头焊缝区域在80℃ 的10% HCl溶液中的电化学腐蚀性能。结果表明,USSP强化处理纯钛焊接接头耐腐蚀性能有所提升。经退火处理后,随着退火时间的增加,耐腐蚀性能先增加后降低,退火0.5h时,自然腐蚀电位最高,电流密度最低,耐腐蚀性能最优。经表面打磨处理,腐蚀速率主要由扩散步骤控制,产生浓差极化,随着打磨强化层的增加,扩散速率加快,耐腐蚀性能有提高。打磨至强化层2/5处时,耐腐蚀性能提升明显。     

脉冲电流对钛/铝异种金属熔钎焊界面特征的影响

采用填丝脉冲钨极氩弧焊(P-GTAW)对TA15钛合金与2024铝合金进行焊接试验. 分析脉冲电流对钛/铝异种金属界面结合特性的影响;观察接头厚度方向不同位置Ti/Al界面显微组织特征,并对界面反应层的物相组成和化学元素分布进行分析. 结果表明,采用P-GTAW实现了钛与铝异种金属薄板的对接,钛合金发生微量熔化,与铝合金形成熔钎焊结合;通过采用脉冲电流,改善了Ti/Al界面的能量密度分布,减小了接头厚度方向界面的显微组织差异;由于脉冲电流的作用,减少了Ti/Al界面附近连续脆性金属间化合物的生成,降低了接头的裂纹敏感性,提高了接头的性能.     

尿素合成塔衬钛圆筒焊接接头性能试验

对TA2钛板在焊接、卷制圆筒中产生的裂纹问题进行了分析,并对衬钛圆筒焊接接头进行了机械性能、化学成份、金相组织和显微硬度、腐蚀等试验及测试,证明焊缝焊接性能能达到技术条件要求。     

TA2/1060Al异种金属脉冲MIG熔钎焊

采用Al-Si焊丝对TA2钛与1060Al进行平板对接脉冲熔化极氩弧(P-MIG)熔钎焊试验,用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等对接头显微组织进行分析;采用拉伸力学性能试验评价接头的可靠性,并对拉伸断口形貌进行分析。结果表明:采用P-MIG焊可获得可靠的TA2/1060Al熔钎焊接头,工艺具有良好的稳定性和可重复性;TA2钛与焊缝通过形成一层芽状Ti(Al,Si)3实现钎焊结合,Ti(Al,Si)3厚度在1~5μm;拉伸测试中Ti/Al熔钎焊接头全部断裂于铝母材中,钛侧钎焊界面的结合强度超过了铝母材。