工艺参数对可伐合金/DM308钼组玻璃激光焊接接头结合性能的影响

采用YLS-6000型光纤激光器对可伐合金4J29与钼组玻璃DM308进行激光焊接,研究了工艺参数对接头强度和界面结构的影响,分析了界面元素扩散行为. 结果表明,激光功率为700～800 W,焊接速度为4.5 mm/s,离焦量为0时,接头抗剪强度达到最大值,为10.97 MPa;4J29/DM308激光焊接头界面结合良好,存在反应层,分界线清晰可见. 玻璃侧有大量气孔产生,界面某些部位存在少量气孔,导致产生微裂纹;在高温条件下,元素扩散越均匀,界面反应生成Fe2SiO4越多,接头强度越高.     

表面毛化WC-Co硬质合金与铝的真空扩散连接

采用机械方法对WC-Co硬质合金表面进行焊前毛化加工,然后采用BNi2钎料对毛化后的硬质合金表面进行预涂覆处理,最终利用毛化凸台在铝中的压入及界面元素的扩散反应实现WC-Co硬质合金与铝的真空扩散连接. 结果表明,接头界面结构为:Al/Al₃Ni+Al₃Ni₂+Al₅Co₂/Co-Ni(s.s)/W-Co-Ni/WC-Co. 随着预涂覆温度的升高,W-Co-Ni化合物相的体积增大,界面由平齐向不规则演变;随着扩散温度的提高,Al₃Ni+Al₃Ni₂+Al₅Co₂层厚度增加. 当工艺参数增加时,接头抗剪强度呈现出先升高后降低的变化趋势,特别是当预涂覆温度为1 050 ℃,扩散连接温度为575 ℃,保温时间为90 min时,接头室温抗剪强度达到最大值51 MPa,明显高于未毛化接头的抗剪强度.     

电子束毛化对硼硅玻璃在可伐合金表面润湿性的影响

增加实际紧密接触面积能提高玻璃在金属表面的润湿性,文中提出了一种将可伐合金表面进行电子束毛化的方法来提高表面粗糙度. 采用座滴法研究了硼硅玻璃在毛化后可伐合金表面的润湿性. 结果表明,电子束毛化可以增大可伐合金表面的有效接触面积,促进熔融玻璃的润湿铺展,润湿角随着加热温度的升高和保温时间的延长而逐渐减小. 硼硅玻璃和氧化层之间的主要反应产物为Fe₂SiO₄,金属表面的高能束毛化和预氧化处理有效促进了玻璃-金属的机械-化学结合,有利于提高玻璃与金属的连接强度.     

蓝宝石与Invar合金超快激光选区微焊接接头组织和性能

采用飞秒激光选区微焊接技术制备了蓝宝石/Invar合金异质材料接头，研究了激光功率对接头密封性、宏微观形貌和剪切性能的影响.采用扫描电子显微镜、能谱分析仪和激光共聚焦显微镜等表征了接头界面焊接缺陷与元素分布的规律以及接头断裂行为.结果表明，蓝宝石和Invar合金分别经过非线性吸收和线性吸收作用，材料发生了熔化、混合和扩散，形成了犬牙交错的连接界面，说明界面存在着冶金结合和机械咬合双重作用.接头抗剪强度随激光功率单调增加，当激光功率为10.19 W时，最大抗剪强度为145.3 MPa.蓝宝石/Invar合金接头的断裂形式主要为解理性断裂，两侧断口均有Fe,Ni,Al和O元素，进一步说明了超快激光促进了两种材料在界面的冶金反应.     

Zr67.8Cu24.7Al3.43Ni4.07非晶合金激光焊接晶化控制及组织性能分析

对Zr_67.8Cu_24.7Al_3.43Ni_4.07非晶合金进行激光焊接,研究激光功率和焊接速度变化对接头不同区域微观组织的影响,阐述非晶合金激光焊接接头晶化控制的工艺调控规律,并分析接头不同区域的微观结构特征与其硬度之间的关系.结果表明,采用高焊速及高能量密度的激光焊接有利于使Zr_67.8Cu_24.7Al_3.43Ni_4.07非晶合金接头的熔化区保持非晶态结构,同时伴随少量纳米晶产生.热影响区的晶化现象明显,激光功率对接头完全焊透具有较大影响,通过降低激光功率或提高焊接速度以减小热输入,热影响区的晶化程度得到有效控制.焊后接头的熔化区硬度略高于母材,而热影响区的硬度相比于母材显著降低.     

TC4钛合金蒙皮骨架结构件光纤激光焊工艺研究

针对TC4钛合金蒙皮骨架结构件,开展光纤激光焊接工艺研究。试验结果表明:采用喷嘴式保护方式、脉冲周期10 ms、激光功率1300 W、焊接速度1 m/min的工艺参数可以获得高效优质银白色焊缝;典型接头的拉伸强度达到800 MPa,剪切强度达到650 MPa,典型参数结构件平面度对称度均小于0.2 mm。     

中间层对可伐合金4J29/钼组玻璃DM308激光焊接接头结合性能的影响

采用YLS-6000型光纤激光器对可伐合金4J29与钼组玻璃DM308进行激光焊接,研究了中间层对接头强度、界面结构和界面结合机理的影响,分析了界面元素的扩散行为. 结果表明,Mo-Mn-Ni中间层可以减少接头边缘较大的裂纹,Ni₂O₃-MnO₂-B₂O₃中间层可以减少玻璃侧的微裂纹和气泡数目;4J29/DM308激光焊接头承载能力最弱的部位为靠近玻璃侧,穿过气泡发生断裂,Mo-Mn-Ni中间层接头的抗剪切强度最大为10.96 MPa,Ni₂O₃-MnO₂-B₂O₃中间层接头抗剪切强度最大值为13.46 MPa;Ni₂O₃-MnO₂-B₂O₃中间层接头界面过渡层的厚度大约为30 ~ 40 μm,过渡层存在明显的枝晶生长,接头界面XRD相分析结果表明,界面过渡层为Fe和Si立方晶系的复合氧化物FeSiO₃和Fe₇SiO₁₀,接头界面EDS分析结果表明,Fe,Co,Ni等元素在整个界面区域内发生了扩散融合,界面结合主要靠化学反应和元素扩散连接.     

AlSi7Mg合金选区激光熔化工艺及性能研究

为了研究AlSi7Mg合金选区激光熔化成形工艺及性能,通过改变激光功率和扫描速度,得到不同工艺参数对成形试样性能的影响规律。结果表明:试样的相对密度随激光功率和扫描速度的增大均呈先上升后下降的趋势,试样的相对密度最高可达99.95%;随激光功率的增加,试样的拉伸性能先上升后下降;激光功率为350W、扫描速度1400 mm/s时,试样抗拉强度为423 MPa,屈服强度为293 MPa。     

TiAl合金与置氢0.5% TC4钛合金的扩散焊接工艺

对TiAl合金直接扩散焊接和使用置氢0.5%(质量分数) TC4钛合金与TiAl合金的扩散焊接开展了研究,使用了SEM,EDS,XRD和抗剪强度试验等方法分析了焊接接头的组织和性能,研究了焊接温度、连接时间和焊接压力对接头界面及力学性能的影响。结果表明,当工艺参数为1 473 K/60 min/30 MPa时,TiAl合金直接扩散焊接界面孔洞完全消失,接头抗剪强度达到285 MPa;采用置氢0.5% TC4钛合金作为中间层扩散焊接TiAl合金时,当工艺参数为1 123 K/30 min/15 MPa时,扩散焊接界面的孔洞消失,并有一定厚度的反应层生成,接头抗剪强度可达290 MPa,断口界面相组成主要为TiAl,Ti3Al,TiAl2和Ti3Al5等脆性相;相对于TiAl合金直接扩散焊接,采用置氢0.5% TC4合金为中间层扩散焊接TiAl合金能大幅降低TiAl合金扩散焊接工艺参数。     

钢铝异种金属对接接头激光填丝熔钎焊工艺研究

采用光纤激光和铝硅焊丝对2.5 mm厚6013铝合金和镀锌低碳钢的异种金属对接接头进行了激光填丝熔钎焊,试验研究了激光功率、偏移量、送丝速度等焊接工艺参数以及坡口角度对焊缝成形的影响,表征了典型焊缝界面处的微观组织,评估了钢/铝熔钎焊对接接头的抗拉强度。试验结果表明:在适当焊接参数下可以获得成形良好、无气孔缺陷和裂纹,且具有一定抗拉强度的钢/铝对接接头。在钢板采用30°坡口时,接头最大抗拉强度为88 MPa,45°坡口时强度可以达到135 MPa。     

氧化锆陶瓷与Kovar 4J28合金的金基钎焊研究

采用Au-Cu-Pt合金钎料带,对氧化锆陶瓷与Kovar 4J28合金进行了钎焊研究,探讨了钎焊温度和保温时间对接头强度的影响,并分析了氧化锆陶瓷与4J28合金的界面结合情况。结果表明,氧化锆陶瓷与Kovar 4J28合金在1040℃保温20 min焊接,得到的焊接器件能够承受最大的剪切强度为85 MPa;在压力差为60 k Pa时,封接器件不泄漏。     

2024铝合金粉末选区激光熔化成形工艺研究

采用自主研发的金属增材制造设备对2024铝合金粉末进行了选区激光熔化成形,研究了不同工艺参数下该合金的显微组织及室温拉伸性能。结果表明,激光功率为260 W,扫描速度900 mm/s,扫描间隔0.12 mm时,2024铝合金显微组织细小,结构致密,抗拉强度为372 MPa,伸长率为6.1%,具有较高的室温力学性能。     

基于光纤激光的LY12铝合金焊接试验分析

在飞机制造领域,铝合金主要用于制造飞机蒙皮、梁、桁条和框架等结构.采用多模光纤激光器进行了1.4 mm厚LY12铝合金的激光焊接试验,研究了焊接工艺参数对铝合金焊缝形貌的影响规律,并对焊接接头的显微硬度及断口形貌进行了分析.结果表明,大功率高速度连续激光焊缝的成形具有不稳定性,当功率为2 200 W,焊接速度为55 mm/s,保护气体流量为10 L/min时,可以获得成形良好且无宏观缺陷的焊接接头.接头的平均抗拉强度约为388 MPa,达到母材抗拉强度的63.98%,断裂类型为韧脆混合型断裂.     

Diode laser brazing of aluminium alloy to steels with aluminium filler metal

Abstract

Diode laser brazing of aluminium alloy (A5052) to interstitial free steel (IF steel) or type 304 stainless steel (SUS304) was conducted using aluminium filler metal (BA4047) with Nocolock flux. The processing parameters of laser power, wire feed rate and travel speed were varied. The strength of lap joints of A5052 on steels was evaluated by tensile shear test. The joint strength of A5052/steels was increased with increasing laser power and reached the maximum strength, more than approximately 80% of the A5052 base metal strength, at a laser power of 1300 W. Voids and incomplete penetration of filler metal were observed at the A5052/braze layer interface when the laser power was below 1100 W. The Fe–Al intermetallic compounds were formed at the steel/braze layer interfaces and grew drastically when the laser power exceeded 1300 W. Superior brazability of A5052/steels was found at brazing conditions corresponding to a temperature of filler metal droplet of 1050–1250 K.     

TiNi形状记忆合金与不锈钢激光焊接头裂纹分析及防止措施

采用激光焊对TiNi形状记忆合金与不锈钢异种材料进行焊接,用扫描电镜和激光共聚焦显微镜研究了TiNi合金/不锈钢接头裂纹及断口特征,分析了焊缝裂纹的形成机理,并提出了防止裂纹的措施.结果表明,裂纹多以微裂纹的形式出现于焊缝中心和TiNi合金侧熔合区.焊缝中存在大量的脆性化合物是产生裂纹的内在原因,接头受到拉伸应力是产生裂纹的必要条件,焊缝裂纹是二者共同作用的结果.通过焊接区加镍和钴中间层材料、改变激光光斑位置、焊接区施加轴向力及优化激光焊接参数的方法均能在一定程度上改善焊缝金属的裂纹敏感性,其中加金属中间层效果更为明显,加镍和钴中间层后,接头抗拉强度分别达到372和347 MPa,比未加中间层的接头的抗拉强度分别提高98.9%和85.6%.     

镁/钢异种合金激光深熔钎焊工艺特性

以AZ31镁合金和Q235钢为研究对象,采用激光深熔钎焊的方法进行工艺试验,获得了具有熔焊和钎焊双重性能的复合型接头.同时,利用光学显微镜、扫描电镜和拉申试验机对焊接接头的微观组织和力学性能进行了研究.结果表明,在接头界面的上部,液态镁合金对碳钢产生部分溶蚀作用,导致碳钢微量熔化;在接头界面的中下部,未见碳钢的熔化,熔...     

铝/钢异种金属电弧辅助激光对接熔钎焊方法

采用小功率TIG焊电弧辅助激光热源进行5A06铝合金和热镀锌钢ST04Z对接熔钎焊工艺试验,获得表面成形连续、美观的焊缝.采用SEM,EDS,XRD,拉伸试验机、显微硬度计对熔钎焊接头的微观组织和力学性能进行了研究.结果表明,与单纯激光相比,电弧辅助激光热源改变了焊接过程的温度场分布,从而促进液态铝向钢侧的铺展,所得对接接头最大抗拉强度可达到163 MPa,约为5A06铝合金母材抗拉强度的74%,是激光焊接头强度的1.3倍.接头过渡层形成的金属间化合物以脆硬的Fe₂Al₅,Fe₄Al₁₃为主.拉伸断裂起始于脆性的金属间化合物层,终止于韧窝断裂.     

Fluxless joining of aluminium alloy to steel by laser irradiation method

A6061 aluminium alloy was joined with steel using Zn filler metal under laser irradiation process. The quality of joint was evaluated by the strength of a lap joint. The effects of laser power irradiation conditions such as travelling speed and defocused distance on the joint strength were investigated. The maximum joint strength was obtained at relatively medium laser travelling speed. The excess reaction between filler metal and aluminium formed thick brittle intermetallic compounds between steel and aluminium alloy. The compounds are considered to lead to the reduction in joint strength. It was found that low wetting at high travelling speed and excess reaction layer formation at low travelling speed were responsible for low joint strength. The study revealed that the relatively high joint strength between aluminium alloy and steel was obtained by laser joining method using Zn filler without the use of flux in air atmosphere.     

Effect of Ti content in Ag–Cu–Ti activated filler metal on dissimilar joint formation of sialon and WC–Co alloy by laser brazing

Laser brazing was carried out for dissimilar joining of sialon and a WC–Co alloy. Eutectic type Ag–Cu alloys as filler metals with different Ti content ranging from 0 to 2·8 mass-% were used to investigate the effects of Ti on the interface structure and strength of the joint. The filler metal sheet was sandwiched between a sialon block and a WC–Co alloy plate, and a laser beam was irradiated selectively on the WC–Co alloy plate. The brazed joint was obtained using the filler metal containing >0·3 mass-%Ti. TiN, Ti₅Si₃, and Cu₄Ti layers were formed at the interface of sialon and brazed metal as compound layers. The shear strength of the brazed joint increased with increasing Ti content in the filler metal in the range 0·3–1·7 mass-%, reaching a maximum value of 106 MPa. However, the strength decreased when the Ti content became higher than 1·7 mass-%.