GH99合金液相扩散连接界面组织分析

采用自制Ni-Cr-Si-B系列中间层对GH99镍基高温合金进行了液相扩散连接（TLP）,借助扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）等分析手段研究了焊接工艺参数以及中间层成分变化对接头界面组织的影响.结果表明,随着等温时间和焊接温度的增加,析出化合物的数量减少,接头组织更加均匀.接头中化合物的析出主要与降熔组元的扩散有关,中间层中B元素作为降熔组元,其含量的多少直接影响着接头化合物的形成数量;而Si元素由于在母材中的固溶度较高,其化合物在焊接过程中不易析出.     

瞬间液相(TLP)扩散连接GH4169/TC4接头微观结构及力学性能研究

为制备钛合金/镍基高温合金复合构件,拓展二者应用领域,本文以Ti/Ni复合箔片作为中间层,采用瞬间液相(TLP)扩散连接技术制备了TC4钛合金/GH4169高温合金接头,并对接头微观结构、力学性能和连接机理进行了研究和探讨。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱分析仪(EDS)、万能实验机和显微硬度仪等对GH4169/TC4接头进行连接界面和断口形貌观察、成分表征、剪切性能和显微硬度测试,结果表明：在连接温度为960℃,保温时间30min,连接压力5MPa的工艺条件下,通过中间层与母材之间的元素扩散和化学反应,形成了“GH4169 / Ni(s,s)/ TiNi₃ / Ti₂Ni/ Ti / Ti₂Ni / Ni / TiNi/ TC4”的多层梯度结构接头,除了“Ni / TiNi+Ti₂Ni”界面处存在一定的孔洞和微裂纹,其余各连接界面连续致密,无明显缺陷。所制备GH4169/TC4接头各区域硬度起伏较大,其中,残余Ti层、Ni层区域硬度最低,有利于缓解接头内应力;GH4169侧界面区域硬度最高,主要是由于连接过程中形成的Ni(s,s)和TiNi₃硬度较高。结合接头剪切性能测试、断口形貌和物相分析,所制备GH4169/TC4接头剪切强度达124.6MPa,开裂发生在TC4附近的“Ni / TiNi+Ti₂Ni”界面区域,呈脆性断裂特征。     

瞬间液相(TLP)扩散连接GH4169/TC4接头的微观结构及力学性能

为制备镍基高温合金/钛合金复合构件,拓展二者应用领域,以Ti/Ni复合箔片作为中间层,采用瞬间液相(TLP)扩散连接技术制备了GH4169高温合金/TC4钛合金接头,并对接头微观结构、力学性能和连接机理进行了研究和探讨。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱分析仪(EDS)、万能试验机和显微硬度仪等对GH4169/TC4接头进行连接界面和断口形貌观察、成分表征、剪切性能和显微硬度测试,结果表明:在连接温度960℃,连接压力5 MPa,保温时间30min的工艺条件下,通过中间层与母材之间的元素扩散和化学反应,形成了"GH4169/Ni(s,s)/TiNi_3/Ti_2Ni/Ti/T_i2Ni/Ni/TiNi+Ti_2Ni/TC4"的多层梯度结构接头,除了"Ni/TiNi+Ti_2Ni"界面处存在一定的孔洞和微裂纹,其余各连接界面连续致密,无明显缺陷。所制备GH4169/TC4接头各区域硬度起伏较大,其中,残余Ti层、Ni层区域硬度最低,有利于缓解接头的内应力;GH4169侧界面区域硬度最高,主要是由于连接过程中形成的Ni(s,s)和TiNi_3硬度较高。结合接头剪切性能测试、断口形貌和物相分析,所制备GH4169/TC4接头抗剪切强度达124.6MPa,开裂发生在TC4附近的"Ni/TiNi+Ti_2Ni"界面区域,呈脆性断裂特征。     

高温合金GH4169真空扩散连接工艺

采用真空直接扩散以及加镍中间层对高温合金GH4169进行了连接,阐述了扩散连接工艺参数对接头界面和接头力学性能的影响,以孔隙的多少作为评价指标来说明工艺参数对接头的影响.GH4169的直接扩散连接,升高加热温度、延长保温时间和增大连接压力均会不同程度的使界面的孔隙数目减少、尺寸变小.连接温度1 100℃,保温时间90 min,连接压力40 MPa时,扩散孔隙基本消失,接头平均抗拉强度达到658MPa.采用镍中间层对GH4169进行扩散连接,接头塑性得到改善,接头抗拉强度得到明显提高;连接温度990℃,保温时间75 min,连接压力15 MPa时,接头抗拉强度达到840 MPa.     

连接温度对纯铜瞬时液相扩散连接接头组织及力学性能的影响

采用Cu46Zr46Al8非晶薄片作为连接中间层,在温度750～900℃、压力0.5 MPa、保温时间300 s条件下,对纯Cu进行瞬时液相扩散连接,采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对连接层组织和成分分布进行了分析,并对连接试样的力学性能进行了测试。结果表明,连接界面结合良好,当连接温度较低时(750～800℃),基体与连接界面层发生了扩散反应,形成了3层Cu-Zr金属间化合物反应层;当连接温度在850～900℃时,基体以胞状生长方式长入中间层,而中间层凝固成片层状共晶组织(Cu9Zr2和Cu)。900℃连接试样的抗拉强度为345 MPa,表现出良好的塑性。     

Ti2AlNb合金瞬时液相扩散连接接头界面组织及性能分析

采用Ti/Ni作为中间层实现了Ti2AlNb合金的连接(transient liquid phase, TLP),研究了TLP连接接头的界面组织及其形成机制,并且分析了不同保温时间对接头界面组织和力学性能的影响规律. 结果表明,Ti2AlNb合金TLP连接接头主要表现为等温凝固区和冷却凝固区两个明显的特征区域. 接头的典型界面组织为Ti2AlNb/B2/Nb3Al+B2+τ3+Ti2Ni/ Ti2AlNb. 随着保温时间的延长,接头中Nb3Al和Ti2Ni相消失,τ3相不断减少,B2相不断增多. 当连接温度为1 180 ℃,保温时间为20 min时,接头的室温抗剪强度最大,达到428 MPa,高温(650 ℃)抗剪强度达到407 MPa. 接头的断裂主要发生在冷却凝固区的τ3相上.     

以Cu基非晶为中间层的TiAl合金瞬时液相扩散连接界面组织及力学性能

采用Cu₄₆Zr₄₆Al₈非晶薄片作中间层材料研究了不同温度与时间下TiAl合金的瞬时液相扩散连接(TLP),利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对连接层组织与成分分布进行了分析,并用电子万能试验机对连接试样的力学性能进行测试。结果表明,以Cu₄₆Zr₄₆Al₈非晶薄片作中间层,能得到连接紧密、无气孔缺陷裂痕等的良好接头。在连接过程中,中间层与基体发生剧烈的扩散反应,在连接层中形成三层组织,生成复杂的反应产物。在900 ℃×30 min下得到的焊接件,其剪切强度可达80.4 MPa。     

异种耐热钢瞬时液相扩散连接界面形态与形成机理

采用瞬时液相扩散连接双温工艺对异种耐热钢管进行了连接,使用氩气保护,FeNiCrSiB非晶箔作为扩散连接中间层.研究了异种耐热钢瞬时液相扩散连接界面的形成机理,测试了接头的组织和性能,采用激光共聚焦显微镜研究分析了界面形貌.结果表明,异种钢瞬时液相扩散连接时,液态中间层的结晶过程是在基体上联生生长,晶体长大具有方向性,少量杂质在接头中心以曲线状分布,形成了非直线型的连接界面.双温工艺的短时高温加热过程有利于破碎界面氧化物形成洁净连接晶面层,促进晶粒外延生长.     

瞬时液相扩散连接非平面结合界面的研究现状

瞬时液相扩散连接非平面结合界面的形成可以提高焊接接头的强度,同时减少对等温凝固时间的要求.温度梯度下的瞬时液相扩散连接和双温工艺下的瞬时液相扩散连接可以形成非平面结合界面.前者是通过在连接处两侧加以不同的温度从而导致液相区域溶质浓度分布的不同来形成非平面的结合界面.后者是利用短时高温后再降至低温保温形成的过冷度致使连接过程在非平衡条件下结晶从而形成非平面结合界面.     

瞬时液相扩散连接中间层的研究

中间层是实现瞬时液相扩散连接的主要因素,中间层成分的选择和其降熔元素的配比是保证中间层性能的关键。根据中间层的作用和选择要求,从理论上通过相图分析了最适合瞬时液相扩散连接的降熔元素的含量范围,指出连接接头允许的最大降熔元素含量Cr是扩散连接要实现的主要指标;为了提高效率并保证焊接接头质量,最佳的降熔元素含量应该在CαL1和CE之间;对高温性能比较稳定的合金,中间层降熔元素含量选择应接近CαL1,对高温敏感的合金则选择应接近CE。     

瞬时液相扩散连接工艺参数及应用研究进展

介绍了瞬时液相扩散连接的原理,分析了主要工艺参数对接头质量的影响,描述了瞬时液相连接技术的应用情况,指出了现有瞬时液相扩散连接技术的不足,并进行了展望.     

扩散连接Ti2AlNb/GH4169反应动力学研究

研究了Ni+Nb为中间层对Ti2AlNb与GH4169真空扩散连接反应动力学过程.结果发现:主要影响接头剪切强度的Ni6Nb7层厚度存在一个最佳值,通过最小二乘法拟合得最佳厚度为3.36 um.根据修正的有效生成热理论和有效吉布斯自由能理论均预测Ni6Nb7为Ni-Nb固-固界面反应的初生相,因此在连接过程中Ni6Nb7相的出现是不可避免的.由于Ni6Nb7的生长速度低于Ni3Nb,因此可以通过优化工艺参数来控制Ni6Nb7层的厚度来提高接头的力学性能.通过Ni6Nb7层最佳厚度和生长速率计算可得知最佳保温时间约为49.5 min,实验结果表明,连接温度1050℃,压力20MPa,保温时间为49.5 min时,Ni6Nb7厚度为3.37μm,接头剪切强度达到468.2MPa.     

20钢管瞬时液相扩散焊连接技术

针对输油、输气等支线管在传统焊接方式中存在的一些弊端,研究了管道瞬时液相扩散焊接技术。针对输油支线管20钢φ76mm管道,采用铁镍合金的中间层,对其进行瞬时液相扩散焊接试验,并进行了拉力弯曲试验和扫描电镜、硬度实验、电子探针等分析了钢管表面硬度、焊缝金相组织。结果得到稳定的焊接参数,焊接温度为1235℃,焊接压力为7MPa时,可以获得高于母材力学性能的接头,对管道焊接质量、焊接效率有一定的提高。     

瞬时液相扩散连接的双温工艺模型

在开发T91钢管瞬时液相扩散连接工艺的过程中,提出了一种新的TLP连接工艺模型,在等温凝固前先进行短时高温加热,然后再降低到连接温度进行等温凝固,等温凝固温度低于传统工艺的温度。研究表明,新工艺连接的组织和性能都优于传统的工艺,得到了无焊缝的理想组织。新工艺温度参数：1270℃加热0．5min,1230℃保温3min,传统工艺温度参数：1250℃保温3min。     

瞬时液相扩散焊连接压力的研究

瞬时液相扩散连接过程中由于过渡液相的产生降低了连接过程中所需要的压力,但是压力在瞬时液相扩散连接过程中起着重要的作用,是保证焊接接头质量,提高焊接效率的主要影响因素之一。本文对连接压力在连接过程中排除氧化膜、减少等温凝固时间等作用进行了总结,并对其选择依据和控制原则进行了讨论。     

Ti2AlNb/GH4169真空扩散连接初步研究

在950℃、5MPa、1h的工艺条件下,分别添加Mo、Ta、Nb箔做中间层,对Ti2AlNb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Ti2AlNb连接良好,而与GH4169界面出现裂纹。     

GH4169合金真空扩散连接接头的组织和性能

采用真空扩散连接技术对GH4169合金进行了焊接,分析了GH4169合金接头界面结构及扩散连接工艺参数对界面扩散孔隙及接头力学性能的影响.结果表明,GH4169直接扩散连接,在连接温度为950~1 150℃的范围内,随着温度的升高,连接时间的延长和连接压力的增大,界面的扩散孔隙数目逐渐减少,尺寸逐渐变小,接头抗拉强度达到658 MPa,但接头依旧有不连续的孔洞存在.采用铜中间层进行GH4169的扩散连接时,在界面处有固溶体层生成,接头抗拉强度得到明显的提高,最高可达745MPa.     

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.     

20钢/GH4169固相扩散焊界面元素迁移研究

20钢/GH4169扩散连接应用非常广泛.采用金相显微镜观察焊接接头组织结构.通过SEM观察焊缝微观 组织形貌.采用EDS研究分析不同温度下不同位置的元素扩散规律,并通过XRD分析扩散溶解层区的产物.结果 表明:压力1 MPa,真空度为1×10-2pa,保温温度1000℃和1050℃下,20钢与镍基合金GH4169达到...     

中间层成分对瞬时液相扩散连接过程的影响

不同中间层成分对瞬时液相扩散连接的过程有着不同的影响,用纯金属做中间层时,液相的形成来自母材和中间层的接触面,母材和中间层之间的固相扩散是液相形成的前提,而且液相是向母材和中间层两个方向同时增宽,中间层并不一定能够全部溶解;复合中间层扩散连接时,液相的形成来自中间层的瞬间熔化,可以节约时间,同时液相也只向母材方向扩展.