Cu作中间层的汽车用铝合金/钢焊接研究

采用Cu中间层对铝合金和不锈钢进行真空扩散焊接。采用万能试验机和显微硬度计测试焊接接头力学性能,采用SEM、EDS对焊接接头的显微结构和元素分布进行了分析。结果表明,铝合金/Cu/不锈钢焊接接头剪切强度随保温时间的增加先增加后减小,保温时间为60 min时剪切强度达到最大值60.2 MPa。其焊缝由靠近铝侧反应层和靠近钢侧反应层组成,焊缝处显微硬度高于两侧基体。     

ZnAl15夹层AZ31B/Cu扩散钎焊接头组织与性能的研究

以ZnAl15钎料为中间夹层,对AZ31B镁合金与铜在不同温度下进行扩散钎焊。通过电子显微镜观察、能谱成分分析、显微硬度测定、剪切试验等测试方法,研究了焊接温度对焊接接头界面结合区显微组织、元素分布、显微硬度和剪切强度的影响规律。结果表明,采用ZnAl15夹层可以获得冶金结合良好的扩散钎焊接头。界面扩散区由铜侧扩散层、块状化合物层、共晶组织层以及镁基体渗透层三部分组成。在480~500℃,保温10min条件下,随着焊接温度的升高焊缝的宽度增加。在480~500℃,保温20min条件下,接头界面区的显微硬度均呈现两边低中间高的分布规律。随着温度的升高,接头的显微硬度不断增大,而剪切强度呈现先增再减的变化趋势;490℃时接头的剪切强度达到最大,约为64MPa。     

TiNi形状记忆合金与不锈钢的瞬时液相扩散焊

采用AgCu金属箔作中间过渡层,对TiNi形状记忆合金与不锈钢进行了瞬时液相扩散焊,分析了接头的显微组织、元素分布和物相组成等,研究了接头的抗剪强度和断裂方式。结果表明:接头界面区由TiNi侧过渡区,中间区,不锈钢侧过渡区组成,主要相分别为Ti(Cu,Ni,Fe),AgCu,TiFe等。连接温度为860℃,保温时间为60min,连接压力为0.05MPa时,接头最大抗剪强度为239MPa。断裂发生在TiNi母材和AgCu中间层扩散界面上,断口为混合断裂形貌。通过中间层等温凝固过程动力学模型,结合界面形貌和元素扩散分析,认为TiNiSMA与不锈钢异种材料瞬时液相扩散焊过程存在明显的非对称性。     

GH3230合金TLP扩散焊工艺试验

针对航空发动机热端部件结构材料GH3230合金,设计并制造了2种TLP扩散焊用非晶态中间层,并开展了TLP扩散焊工艺试验。分析了非晶态中间层、保温时间和焊接温度对GH3230合金TLP扩散焊接头微观组织与力学性能的影响;分析了TLP扩散焊的焊接过程中组织和元素分布情况,确定了液相最大宽度和等温凝固完成需要的时间。结果表明,厚度0.025～0.035 mm表面光滑的2号中间层在几种工艺参数条件下均获得了较好的焊接质量,更加适合GH3230合金TLP扩散焊焊接;保温时间从2 h增加到8 h,等温凝固区缺陷不断减少,接头强度先升高后降低,保温4 h时强度达到最高;焊接温度从1 180 ℃升高到1 220 ℃,等温凝固区晶粒逐渐长大, 强度先增加后减少,1 200 ℃×4 h的条件下接头强度达到最高为887.68 MPa,为母材强度的97.6%,且弯曲90°后焊缝没有开裂。GH3230合金TLP扩散焊在保温2 h达到了最大液相宽度70 μm,等温凝固过程的完成时间在2～4 h之间。     

耐热钢高温钎焊与扩散焊的组织与性能

采用BNi2合金箔作中间层,氩气保护,对15CrMoR和12Cr1MoV耐热钢管进行了高温钎焊和瞬时液相扩散焊,用电子万能材料试验机测试了接头的室温力学性能,用扫描电镜、电子探针分析了接头的显微组织、元素分布。研究结果表明,利用BNi2中间层合金可以实现12Cr1MoV钢的瞬时液相扩散焊,接头强度与基体相近,15CrMo高温钎焊接头存在脆性化合物,接头的性能较差。     

T91钢瞬时液相扩散连接工艺及组织

为了研究瞬时液相扩散连接脆性相的形成,用氩气保护、非晶箔BNi2、Fe78Si9813和FeNiSiCrB做中间层,对T91马氏体耐热钢进行了瞬时液相扩散连接试验,用电子显微镜观察了接头形貌,并分析了降熔元素分布情况和脆性相的形成.研究表明,瞬时液相扩散连接过程中,中间层中降熔元素的含量、等温凝固温度和等温时间对脆性相的形成都有很大的影响.     

时效对T23耐热钢TLP连接接头组织与性能的影响

用FeNiCrSiB合金箔作中间层,氩气保护,在焊接双温工艺(加热温度1240℃,保温50 s,等温凝固温度1210℃,保温4 min,压力6 MVa)条件下,对T23耐热钢管进行TLP连接.然后对焊接试样进行700℃、不同时间的时效试验.利用力学性能试验机对接头拉伸性能进行测试,利用金相显微镜、显微硬度计分析不同时效时间后TLP连接接头的显微组织和接头区域显微硬度.结果表明:接头经700℃×500h时效后,中间层元素进一步向母材扩散,接头组织成分均匀化增强,焊缝与母材硬度的差异明显缩小,接头的拉伸性能合格,断裂位置均位于远离焊缝的母材区域,从而保证了接头在时效后性能的稳定.     

铝锂合金瞬间液相扩散连接接头的性能

采用纯Zn箔作中间层，对2195铝锂合金进行瞬间液相扩散焊(TLP),采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、显微硬度计和万能试验机等研究了焊接温度对接头的显微组织、元素扩散、物相以及力学性能的影响。结果表明：随着焊接温度的升高，接头焊缝处元素扩散更充分，组织更均匀，但焊接温度过高时，焊缝处会出现母材过烧和晶粒粗大的现象；接头焊缝处物相主要由Al、Al_0.71Zn_0.29和CuZn₂金属间化合物组成；随着焊接温度的升高，接头显微硬度总体呈下降趋势，剪切强度呈先上升后下降的趋势，当焊接温度为560℃时，接头剪切强度最大，为96.7 MPa。     

保温时间对添加中间层的钢/Mg焊接接头显微组织和性能的影响

通过添加Cu箔中间层,采用两次焊接法连接不锈钢和镁合金,并对其焊接接头的剪切强度、显微硬度、显微组织进行了测试分析。结果表明,不锈钢-铜-镁扩散连接接头界面连接良好;焊接接头剪切强度随保温时间的增加先增加后减小,最大值达到45.2 MPa;金属间化合物显微硬度高于两侧Mg合金和Cu箔;随着保温时间的增加,金属间化合物层厚度增加。     

X80钢瞬间液相扩散焊接接头的性能

采用瞬间液相扩散焊(transient liquid phase diffusion bonding,TLP)对X80钢进行焊接,研究了在不同压力和保温时间下焊接接头的显微组织形貌、元素扩散情况以及接头强度。结果表明:不同参数条件下连接界面的形貌差异大,当焊接参数为2 MPa、360 s、1050℃时,连接界面的连接情况较好,且焊缝内部无缺陷;Fe、Ni元素在连接界面存在浓度梯度,并可以看出有明显的互扩散层,且Ni元素的扩散通量大于Fe元素,而Mn、C元素分布较为均匀,试样的抗剪切强度最高,为382.27 MPa;焊接参数为3 MPa、480 s、1050℃的试样拉断位置位于中间层处,且该组试样的抗剪切强度最低(118.78 MPa),其余组别试样的拉断位置均位于母材处,抗拉强度接近母材。     

高性能AZ91D镁合金瞬时液相扩散焊工艺初步研究

用快速凝固制备的Sn-(18～20)Bi合金薄片作中间层,在10-2 Pa真空以及不同试验温度和焊接时间条件下,对用往复挤压结合正挤压制备出的高强度AZ91镁合金棒材进行瞬时液相扩散焊接试验.用金相显微镜、EDS和显微硬度计对其焊接接头进行了显微组织、成分分布和硬度分析.结果表明,在310℃、保温45min和微小预紧力条件下,往复挤压高强度AZ91D镁合金可以进行瞬时液相扩散焊接,接头组织中元素分布趋于一致,性能过渡均匀,接头实现了完全的冶金连接.接头组织中有新相出现,有待深入分析.     

Zn作中间层的ZK60/5083二次真空扩散焊接头显微组织与力学性能

采用二次真空扩散焊的方法,以纯Zn箔作为中间层,实现了ZK60镁合金和5083铝合金的连接。采用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对焊接接头界面显微组织、元素分布和断口特征进行观测和表征,并测试了接头的显微硬度和剪切强度。结果表明,接头界面区由镁锌共晶相MgZn_2层、残余锌层、铝基固溶体与锌基固溶体的混合物层和铝基固溶体层组成。由于Mg-Zn金属间化合物的生成及Zn原子扩散进入Al基体中产生强化作用使得焊接接头界面区的显微硬度明显高于两侧,呈现"双峰"趋势,接头的平均剪切强度为22.6 MPa,断裂发生在MgZn_2层与残余锌层界面处。     

扩散焊接钨/钒/钢体系的界面结构及力学性能

采用厚度为0.5 mm钒片作为中间层,在1050℃/10 MPa/1 h的工艺条件下,对钨/钢异种材料进行扩散焊接.采用扫描电镜、能谱仪和纳米压痕分别对接头的微观组织、元素分布及显微硬度进行分析和测试;对接头的拉伸性能进行测试,并对其断口形貌和元素分布进行分析.结果表明,利用母材与中间层之间元素的相互扩散,可实现钨/钢材料的焊接;钨/钢焊接接头界面区由钨-钒固溶体层、未反应钒层及钒-钢扩散层3部分组成,其中钒-钢界面层结构为钒/VC层/脱碳层/钢;钢/钒扩散层具有最高的显微硬度;钨/钢接头抗拉强度为75 MPa,含脆性相VC的钒/钢界面是接头失效的主要断裂源.     

焊后热处理对CB2耐热钢焊接头组织及力学性能的影响

采用BNi-2非晶薄片作为连接中间层,分别在温度为1060℃,1100℃和1140℃,保温时间为1800 s的条件下,对CB2耐热钢进行瞬时液相焊接,并对接头进行焊后热处理。采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对接头显微组织和元素分布进行分析,并对接头的力学性能进行测试。结果表明,在焊接过程中,中间层和基体发生明显相互扩散。在1060℃的焊接温度下,接头中心处形成了非等温凝固区,其组成主要为富Cr硼化物。随着连接温度的增加,非等温凝固区消失,形成完全等温凝固区。在接头的扩散影响区,有Cr硼化合物的出现,在温度为1100℃时,其数量达到最大值,而后随温度增加而减少。接头的抗拉强度在1140℃达到最大值为920 MPa,而伸长率低于7%,拉伸断裂发生在接头。在经过焊后热处理后,接头的等温凝固区域宽度增加,而扩散影响区中的Cr硼化物减少,拉伸断裂以韧性断裂方式发生在母材,强度降低为723 MPa,但断后伸长率明显提升至19%,达到原始母材的性能,因此焊后热处理可以优化接头的力学性能。     

等温温度对T91钢TLP双温连接接头组织性能的影响

采用FeNiCrSiB(A)合金箔作中间层,氩气保护,对马氏体耐热钢T91钢管进行了瞬时液相扩散双温工艺连接.用电子万能材料试验机测试了接头的抗拉强度和弯曲性能,用扫描电镜、电子探针和显微硬度计分析了不同温度梯度TLP扩散连接接头的显微组织、元素分布和接头区域显微硬度.结果表明,利用FeNiCrSiB(A)中间层合金可以实现T91钢的连接,双温工艺的温度梯度对接头组织性能有很大影响,在加热温度为1 270℃保温0.5 min、等温凝固温度1 230℃保温3 min工艺条件下,获得的瞬时液相双温连接接头组织性能最好.     

标准热处理对采用BNi-9焊料的瞬时液相连接IN-738LC高温合金的影响

研究标准热处理对扩散焊IN-738LC高温合金显微组织和力学性能的影响。对连接样品进行全固溶退火、部分固溶退火和时效处理3个不同的热处理。结果表明,在1120℃下焊接5 min,会导致不完全等温凝固,在焊缝处形成富Ni、Cr的硼化物共晶相。当保温时间延长到45 min时,接头中发生完全等温凝固,形成镍的先共晶固溶体γ相。等温凝固和非等温凝固样品的标准热处理能完全消除扩散影响区的硼化物相,并在等温凝固区形成γ’析出相。然而,在非等温凝固样品的接头区观察到不连续的再凝固产物。等温凝固样品经标准热处理后,剪切强度最高(约801 MPa),为基材剪切强度的99%。     

TiAlNbV/TC4扩散连接接头界面组织及力学性能研究

对TiAlNbV和TC4合金进行扩散连接试验,并对其焊接接头进行了界面扩散分析和剪切性能测试,研究了接头的剪切断面形貌。结果表明:随着保温时间的增加,TiAlNbV/TC4焊接接头扩散界面区域的孔洞和黑线缺陷减少,元素的分布均匀性提高,焊接接头的最大剪切力和剪切强度增大,剪切断面形貌由凹坑过渡到韧窝,断裂类型由脆性过渡到韧性。扩散温度为850℃,保温时间为2 h时,焊接接头整体扩散结合质量较高,表现出很好的元素扩散效果,剪切强度达到最大,为166 MPa。     

304L不锈钢夹层扩散连接研究

采用Nb做中间层对304L不锈钢进行了真空扩散连接研究,焊后利用扫描电镜和EDS对焊接接头的微观组织及元素扩散行为进行了研究.在焊接温度750℃,扩散时间20 min,焊接压力10 MPa的工艺下,接头最高抗拉强度为185 MPa.     

汽车用镁/钢异种金属焊接接头的组织与性能研究

以Ni箔为中间层材料,对汽车用AZ31合金和304不锈钢进行了扩散焊接处理,研究了不同焊接温度和焊接保温时间下的焊接接头的显微组织和物相组成变化,并对不同保温时间下的焊接接头扩散层显微硬度和剪切强度进行了分析。结果表明,AZ31/Ni/304焊接头界面可分为靠近304不锈钢扩散层、共晶层、白色块状化合物层和AZ31合金基体渗透层;随着焊接温度的逐渐升高,扩散层的整体厚度呈现逐渐减小的趋势;随着焊接保温时间的延长,焊接扩散层厚度先增加而后降低;在整个焊接接头界面中,白色块状Mg-Ni-Al三元金属间化合物层的显微硬度最高,且当保温时间为20 min时取得最大值269 HV;AZ31/Ni/304焊接头的剪切强度随着保温时间的延长呈先增加而后降低的趋势,在保温时间为20 min时取得剪切强度最大值。     

保温时间对TM52/Q235瞬时液相扩散焊接接头组织和性能的影响

以BNi2箔为中间层对TM52/Q235异种材料进行瞬时液相扩散焊接(TLP),研究了保温时间对接头界面组织、力学性能和电化学性能的影响。结果表明：TM52/Q235能实现良好的冶金结合，当保温时间为20 min时，接头的剪切强度最大，达到491.3 MPa,且剪切断口呈现明显的韧性断裂特征。接头的耐腐蚀性随着保温时间的升高呈现持续下降的趋势，当保温时间为15 min时，焊缝处形成的钝化膜最为致密，腐蚀速率最小，极化电阻R_P最高，为1880.1Ω。