基于局部加热的铝与铜复合搅拌摩擦焊接头组织与性能

基于局部加热的复合搅拌摩擦焊接方法,成功实现8 mm厚商业5754铝合金和T2纯铜的可靠焊接,并进行接头显微组织、物相组成、显微硬度分布和力学性能的测试与分析。结果表明:该复合搅拌摩擦焊接头组织致密,可靠性高;接头抗拉强度为242 MPa,达到5754铝合金母材的95%,达到T2纯铜母材的82%;接头焊核区由单质Al相、Cu相和Al2Cu相共同组成。     

薄壁钛合金T形接头摆动激光填丝焊组织与性能

在摆动激光填丝焊接中,热输入是影响焊接接头组织与性能的关键因素,因此开展热输入与组织和力学性能的相关性研究,为进一步提高薄壁钛合金接头的力学性能提供数据支撑及相关理论依据。采用摆动激光填丝焊对2 mm厚的TC4钛合金T形接头进行焊接试验,对比分析不同位置的微区组织与力学性能。研究结果表明：焊缝表面成形良好,无未熔合、气孔、夹渣等焊接缺陷;焊缝组织主要由α′马氏体和初生β相组成,并有少量的孪晶和位错产生;热影响区主要由母材中未发生相变的α相和α′马氏体组成;焊接接头硬度值在286～413 HV之间浮动,其中焊缝区硬度值最高,与母材相比硬度值约提升38%,随着焊接热输入增大,相变生成α′马氏体越多,显微硬度增大;焊接接头平均抗拉强度为1 076 MPa,略高于母材,拉伸试件断裂位置为母材,断口呈现出韧性断裂特征;焊接接头平均剪切强度为679 MPa,剪切试件断口起裂位置为焊缝内部,焊缝区断口呈沿晶断裂特征,热影响区断口呈解理和准解理穿晶断裂特征。     

AZ80-Ce0.9镁合金电子束焊接接头组织性能研究

为提高铸态AZ80镁合金焊接接头性能,用真空电子束焊接工艺焊接85 mm厚的AZ80-Ce0.9镁合金,用X射线衍射仪、金相显微镜、扫描电镜和万能试验机等研究焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明:焊接接头焊缝区的晶粒细小,尺寸为5～10μm,晶内存在点状Al3Ce相,其尺寸和数量均小于母材,且焊缝区硬度高于母材,平均硬度为66.94HV;焊接接头拉伸断裂均发生在母材位置,抗拉强度、伸长率为184.6 MPa、5.2%;焊接接头拉伸断口呈解理台阶和韧窝状特征的混合断裂形式;添加Ce可提高AZ80-Ce0.9镁合金焊接接头的综合性能。     

激光预处理后钢的固相焊接接头组织与硬度分析

40Cr/T10A钢表面激光淬火后,在压接温度750～780℃、预压应力56.6MPa的条件下,经2.5～7.5min短时保温可实现异种钢的固相焊接,接头强度可达母材强度。对接头区的显微组织及显微硬度的观测表明,接头区界面两侧显微组织连续,实现了良好的冶金结合;界面两侧近界面处钢的组织因C、Cr原子的互扩散而发生了明显变化,并导致显微硬度的变化。     

焊接压力对SIMP钢TLP扩散焊接头组织性能的影响

为研究焊接压力对接头组织性能的影响,以BNi_2与FeNiCrSiB非晶合金箔为中间层材料、氩气保护,在不同压力条件下对SIMP马氏体耐热钢进行瞬时液相扩散焊接,焊接温度为1 240℃、保温时间为200 s。结果表明:随压力由4MPa增加到6 MPa,焊缝宽度变窄、接头晶粒细化、接头强度提高,接头最高抗拉强度约为783 MPa;但焊接过程中施加的压力过大会引起母材较大变形,从而影响焊接质量。     

高硅铝与可伐合金异种材料的钎焊研究

针对高硅铝与可伐合金的异种材料焊接,采用真空钎焊方法探索温度对焊缝质量的影响。钎焊温度从560℃升高到600℃保温时间30 min,试验所用钎料为自制Al基钎料。结果表明:Al基复合材料接头的剪切强度随温度的升高而增加。在5个焊接温度下得到的焊接接头质量相差较大;焊接温度为560℃时接头剪切强度最低为9.5 MPa,焊接温度600℃时接头强度最高为94.6 MPa,焊接温度为560、570、580℃时断口为韧性断裂;焊接温度为590、600℃时断口为脆性断裂;随温度升高,钎料中的元素很好扩散到母材中,并且与母材中元素生成某些增强相,起到强化作用。     

镀镍高硅铝合金真空钎焊工艺研究

采用真空甩带方法制备厚为(30～80)μm的Al-20.0Cu-1.0Mg-5.0Si-0.4Ce箔状钎料,用于镀镍高硅铝合金的真空钎焊研究。通过对钎焊接头显微组织、剪切强度等的观察和分析,得到钎焊温度对接头性能的影响规律。结果表明:镀镍高硅铝合金用研制的钎料在真空钎焊条件下可获得致密的接头组织,钎料在镀镍高硅铝表面的润湿铺展性良好。在钎焊温度为530℃、保温30 min的钎焊工艺下,接头的剪切强度值最高,为49.35 MPa。钎料中的部分元素和母材表面的镀Ni层发生化学反应,钎料和母材间形成冶金结合。     

自然时效对AZ31B电场扩散焊接头组织与性能的影响

采用中间添加铝粉的电场辅助扩散技术成功连接AZ31B镁合金。通过OM、SEM、XRD以及剪切实验等方法对比分析焊态和焊后自然时效处理状态下接头焊缝区的显微组织、元素分布、相组成和力学性能,探讨自然时效对镁合金电场辅助扩散焊接头组织和性能的影响规律。结果表明:在焊缝区形成一层与母材基体呈波浪状结合界面的镁-铝共晶反应层,反应产物主要由α-Mg、Al12Mg17和Al3Mg2金属间化合物组成;焊缝区显微硬度明显高于母材;经自然时效处理后接头的抗剪强度最大达60.3 MPa,比焊态下接头的最大抗剪强度(35 MPa)提高约72.3%。     

SiC_p/101Al复合材料的氩气保护炉中钎焊

对SiC颗粒增强铝基复合材料SiCp/101Al的氩气保护炉中钎焊工艺及机理进行研究。结果表明,通过优化钎焊工艺参数,获得接头的剪切强度最大值可达90MPa;进一步对钎焊接头进行金相组织观察和钎缝相结构组成分析,钎缝组织致密,未发现有气孔、夹杂和微裂纹等缺陷,钎料和母材之间合金元素存在明显的互扩散,并且母材中有部分SiC颗粒过渡到钎缝之中;接头断口扫描观察显示,接头整体呈现韧性断裂特征。对钎焊接头的强度问题进行讨论。     

30CrMnSi钢激光焊接工艺研究

为减小薄板30CrMnSi钢的焊接变形,提高焊接效率,采用CO2激光对其进行了激光焊接工艺研究。采用激光显微镜、扫描电镜仪对微观组织进行了表征,采用显微硬度计、材料试验机等仪器对性能进行了测试。研究发现,激光焊接后的焊接接头分为焊缝区、热影响区、母材以及焊缝与热影响交界区和热影响与母材交界区5个部分。焊缝与热影响交界区显微硬度最高,母材显微硬度最低。焊接速度越快,焊缝的显微硬度越高,焊缝越窄。焊接速度越快焊接变形越小,激光功率4 kW、焊接速度8 m/min条件下,100 mm长度范围内的变形0.1 mm.激光焊接接头的抗拉强度高于母材110~170 MPa,母材为韧性断裂,断口呈典型的韧窝形态,热影响区发生脆性断裂,断口呈准解理断裂,随着焊接功率和速度的提高,热影响区的拉伸强度有降低的趋势。     

铝基复合材料与电子玻璃的低温钎焊工艺研究

用PbO-SiO2-Al2O3系复合片状玻璃钎料,在大气环境下实现SiCp/6063Al复合材料与DM305电子玻璃的连接.用XRD、SEM、EDS和DSC等研究不同保温时间和温度下对焊接接头的影响.结果表明:在一定范围内焊接温度升高和保温时间延长可提高接头强度.SiCp/6063Al复合材料与DM305电子玻璃在钎焊温度为480℃保温30 min时,获得最大剪切强度为7.16 MPa的接头,且满足气密性使用要求.钎焊过程中,钎料中的元素能扩散到母材中,提高接头强度.     

铝铜超声波焊接接头组织、性能及电阻研究

用紫铜和1060铝合金进行超声波焊接,对焊接接头表面形貌、界面中心温度峰值、界面特性、接头力学性能和电阻进行分析。结果表明:过高的焊接压力不利于工件连接;界面中心峰值温度最高约为330℃,说明超声焊接属于固相焊接;界面处发生较大的塑性流动,铝侧和铜侧均出现互渗,在接头边缘区域尤为明显,存在明显机械互锁;在焊接参数为0.3 MPa、1.5 s、50%时剪切强度最大,达24.19 MPa;界面连接处硬度约为45HV～90HV,超过铝母材硬度。研究焊后电阻与焊接质量关系,基于电阻的无损检测可用于超声波焊接的初步质量评价。     

温度对SiCp/Al复合材料接头力学性能的影响

用Al-12Si-20Cu-1Mg-1Ni合金为钎料,对质量分数为55%的SiC_p/ZL102复合材料进行真空钎焊,钎焊温度为560、570、580、590、600℃,保温时间为30 min。对不同温度下焊接接头的显微组织、维氏硬度、抗剪切强度、断口形貌进行分析。结果表明:随着钎焊温度增加,接头的剪切强度先增后降,焊接温度为590℃时,钎料与母材间的结合最好,焊缝中心与母材处的硬度值最大,为250.5HV和161.79HV,同时焊接接头的抗剪切强度达最大值60.4 MPa,焊接接头呈脆性断裂和韧性断裂共存的混合断裂形貌。     

中间层对SiCp/6063Al复合材料电阻点焊接头性能的影响

采用Sn3.0Ag0.5Cu中间层对低体积比SiC_p/6063Al复合材料进行电阻点焊,通过剪切试验以及SEM、EDS和XRD分析Sn3.0Ag0.5Cu中间层和点焊工艺对点焊接头组织及性能的影响。结果表明:Sn3.0Ag0.5Cu作为中间层可有效与母材形成混合熔核,显著改善母材直接点焊后熔核中SiC颗粒偏聚现象,在点焊电压和时间分别为124 V、2.2 s时,接头剪切强度达到100.17 MPa,断裂主要发生在熔核及熔核边缘母材处,断裂形式是以韧性断裂为主的混合断裂。因此,Sn3.0Ag0.5Cu中间层可有效提高低体积比SiC_p/6063Al复合材料电阻点焊接头的结合强度。     

B87MnQL盘条电阻对焊接头性能及缺陷分析

采用电阻对焊进行B87MnQL盘条对接试验,利用金相显微镜,扫描电镜,显微硬度计和万能试验机等研究焊接电流和回火次数对接头性能的影响。结果表明:随焊接电流的增加,接头抗拉强度先增后减,当焊接电流为1 665 A(75%档)时,接头经2次回火后抗拉强度达最大值,为1 161 MPa;焊接后接头的断裂形式为脆性断裂,显微组织为粗大的过热组织且有大量脆、硬的渗碳体,显微硬度高于母材;2次回火后接头的断裂形式为具有一定塑性的准解理断裂,过热组织和脆性碳化物得到有效消除,晶粒得到细化,强度和塑性得到提升而显微硬度下降。     

搅拌摩擦焊工艺参数对7050铝合金接头性能影响的研究

采用搅拌摩擦焊方法对7050铝合金进行焊接试验。结果表明:当旋转速度为800 r/min、焊接速度为200 mm/min,焊接接头性能最佳,其抗拉强度为455.87 MPa,达到母材强度的88.86%,伸长率为7.34%;接头中心部位是一区域宽约7 mm的高硬度区,其显微硬度为155HV左右,两侧是宽约为4 mm的低硬度区。焊缝截面形貌整体呈现倒圆锥形,包括4个清晰的区域。焊核区形成了粒度细小、形状饱满、晶界明显的等轴再结晶组织,晶粒平均直径在5μm左右:拉伸断口发生在焊缝后退侧的热影响区,为单一韧窝状,韧窝尺寸在5~10μm。     

搅拌摩擦焊工艺参数对7050铝合金接头性能影响的研究

采用搅拌摩擦焊方法对7050铝合金进行焊接试验。结果表明：当旋转速度为800 r/min、焊接速度为200 mm/min,焊接接头性能最佳,其抗拉强度为455.87 MPa,达到母材强度的88.86%,伸长率为7.34%;接头中心部位是一区域宽约7 mm的高硬度区,其显微硬度为155HV左右,两侧是宽约为4 mm的低硬度区。焊缝截面形貌整体呈现倒圆锥形,包括4个清晰的区域。焊核区形成了粒度细小、形状饱满、晶界明显的等轴再结晶组织,晶粒平均直径在5μm左右：拉伸断口发生在焊缝后退侧的热影响区,为单一韧窝状,韧窝尺寸在5~10μm。     

H65铜合金搅拌摩擦焊接工艺研究

对H65黄铜搅拌摩擦焊接工艺进行研究,对其焊缝成形、接头微观组织和力学性能进行分析。研究结果表明,黄铜具有良好的搅拌摩擦焊接性能。接头组织分为焊核区、热机械影响区、热影响区和母材区。焊核区金属发生动态再结晶,组织显著细化。随着旋转速度的增大,焊接速度的减小,焊接接头的硬度值降低。接头的抗拉强度比母材低,但比熔化焊得到的接头性能要高,最高强度为母材的90.1%。     

高氮奥氏体不锈钢与603马氏体高强钢焊接接头组织及性能

高氮奥氏体不锈钢与603马氏体高强钢因优越的力学性能在装甲防护领域具有广阔的应用前景。根据“低强匹配”原则,采用ER307Mo奥氏体不锈钢焊丝对30 mm厚的高氮奥氏体不锈钢和603马氏体高强钢脉冲熔化极惰性气体保护焊对接焊接,并分析焊接接头微观组织及力学性能。研究结果表明：试验得到了表面成形良好、内部无裂纹、未熔合等缺陷的焊接接头;焊缝组织主要为奥氏体以及被奥氏体基体包围的铁素体树枝晶,高氮奥氏体不锈钢熔合线附近组织主要为奥氏体,603钢熔合线附近组织主要为条片状马氏体、贝氏体以及回火马氏体;接头的断裂形式以韧性断裂为主,存在少量的解理断裂特征,能谱仪点扫描结果表明,韧窝中心的第2相粒子为富Fe的碳化物;焊接接头的平均抗拉强度达722 MPa,平均断后延伸率达20.2%;焊缝金属的动态屈服强度为913 MPa,最大工程应力为2 045 MPa,抗冲击性能优于603钢母材。     

AZ31B镁合金FSW接头与MIG接头性能对比研究

采用FSW和MIG焊接方法对AZ31B变形镁合金进行焊接试验。结果表明:FSW接头的焊核区受摩擦热、机械搅拌和热塑流动的综合作用,形成粒度细小、晶界明显的等轴再结晶晶粒,平均直径约为5μm;MIG接头的焊缝区在电弧的高温热作用和急速冷却作用下,形成晶界明显的等轴晶,平均尺寸约为20μm;FSW焊接接头力学特性优于MIG,平均抗拉强度达到249.8 MPa,为母材抗拉强度的96.1%,平均伸长率为11.6%;两种接头的断裂面与拉伸方向的夹角约为45°,FSW接头断裂位置在热影响区,断面上有尺寸相差很大的韧窝,而MIG多出现在焊缝区,断面上有韧窝和撕裂棱。