镁合金电子束焊接头性能及微观组织分析

采用电子束焊接MB2镁合金,研究了焊接参数对镁合金焊缝深宽比的影响规律,分析了镁合金焊接接头的力学性能及微观组织.结果发现,焦点位置和扫描图形对焊缝深宽比有很大的影响;利用圆形扫描图形、2000Hz扫描频率、电子束散焦焊接镁合金可以得到性能优良、无裂纹、气孔等焊接缺陷的优质接头,焊缝内部组织为均匀细小的等轴晶,接头抗拉强度达到235MPa,为母材强度的92％.     

Mechanical and Functional Properties of Nickel Titanium Adhesively Bonded Joints

In this study, adhesive joints made up of commercial NiTi sheets with shape memory capabilities are analyzed. Suitable surface pre-treatments, i.e., degreasing, sandblasting, and chemical etching, are preliminary compared in terms of surface roughness, surface energy, and substrate thinning. Results indicate that chemical etching induces marked substrate thinning without substantial gains in terms of surface roughness and free energy. Therefore, adhesive joints with degreased and sandblasted substrates are prepared and tested under both static and cyclic conditions, and damage development within the adhesive layer is monitored in situ using a CCD camera. Sandblasted specimens have a significantly higher mechanical static strength with respect to degreased ones, although they essentially fail in similar fashion, i.e., formation of microcracks followed by decohesion along the adhesive/substrate interface. In addition, the joints show a good functional response with almost complete shape memory recovery after thermo-mechanical cycling, i.e., a small accumulation of residual deformations occurs. The present results show that adhesive bonding is a viable joining technique for NiTi alloys.     

Microstructure and Mechanical Properties of 6063 Aluminum Alloy Brazed Joints with Al-Si-Cu-Ni-RE Filler Metal

A new low melting point filler metal, Al-Si-Cu-Ni-RE, was developed for the furnace brazing of aluminum alloy 6063. Flux-assisted brazing was conducted at 560 °C using the new filler metal and AlF₃-CsF-KF flux. Microstructure of the brazed joints were studied by means of SEM, TEM, and EDS. Shear strength and micro-Vickers hardness of joints had been tested. Results show that sound joints could be obtained with the filler metal and the flux. Microstructure characterization of the brazed joint shows dendritic CuAl₂ phase was distributed evenly and Si-phase was spheroidized and refined, which was embedded in CuAl₂ dendrites with modification of rare-earth element. Shear strength test results show that the joints with Al-Si-Cu-Ni-RE filler metal achieved average shear strength of 62.5 MPa, 14.5% more than the shear strength of brazed joints with Chinese HL401 filler metal. The micro-Vickers hardness of joint after T6 treatment is about 83 HV. The hardness of the joints after just brazing and after solution treatment was higher than the hardness of the base metal.     

Yb元素对BAg30硬钎料及焊点组织与性能的影响

研究了Yb元素对Ag30-Cu-Zn-Sn（BAg30）钎料热性能、润湿性和微观组织的影响,分析了焊点的剪切强度和断口形貌,优化了钎料组分。结果表明,BAg30钎料添加1%（质量分数,下同）Yb后可以显著降低钎料液相线-固相线差值,促进钎料在钢基板表面的润湿性,细化微观组织。然而,当Yb添加量超过1%后,过量的Yb元素会降低钎料的性能,粗化微观组织。通过焊点剪切测试,BAg30-1% Yb钎料的焊点抗剪切强度和断裂形貌表现出明显的优越性,抗剪切强度相较于BAg30钎料焊点明显提高,断口形貌出现均匀细小的韧窝,表现为韧性断裂机制。     

热轧E36钢中板埋弧焊接头的组织与力学性能

通过拉伸、冲击和金相检验等试验方法对热轧态E36钢12mm中板埋弧焊接头的力学性能与显微组织进行了研究。结果表明：采用H10Mn2焊丝＋SJ101烧结焊剂对E36钢中板进行焊接时,接头具有较高的抗拉强度和较好的低温冲击韧性;焊缝组织主要为针状铁素体、先共析铁素体和少量粒状贝氏体;热影响区组织主要为铁素体、珠光体和少量针状铁素体,针状铁素体是接头具有良好力学性能的主要原因。     

铋在银基钎料中的行为和影响

研究了银基钎料中杂质元素铋对钎料的铺展性能和接头强度的影响。研究结果表明,微量铋对银基钎料的铺展性能有显著影响,而对常温接头强度影响不大。分析了杂质铋在银基钎料中的存在状态,以及在钎料的加热过程中铋的相变行为,从而揭示了银基钎料中铋的影响机理。     

Ga和Ce复合添加对低银无镉钎料组织及性能的影响

通过向Ag17CuZnSn钎料中复合添加微量的Ga元素和稀土元素Ce,研究了Ga和Ce元素的复合添加对低银无镉钎料组织及焊接性能的影响。采用火焰钎焊方法得到黄铜与不锈钢异种金属钎焊接头。试验表明,随着Ga和Ce元素的添加低银钎料的固液相线温度不断下降。当Ga和Ce含量分别为2%和0.15%时,钎料在母材表面的铺展面达到最大值。Ga和Ce元素的复合添加对低银钎料中的CuZn化合物相有明显的细化作用,黄铜与不锈钢钎焊接头的抗剪强度最大值为378.6 MPa。在钎焊过程中,钎缝与不锈钢母材之间发生了明显的元素扩散,Ga元素的扩散率大于其他元素。同时当低银钎料中的Ce元素含量大于0.3%时,钎料组织中出现了新生成的块状的稀土相。     

腐蚀对复合银钎料的影响

采用恒温浸泡腐蚀、电化学腐蚀、润湿铺展测试和扫描电子显微镜(SEM)、万能力学试验机等手段研究了复合银钎料中钎剂与钎料合金的腐蚀及钎料腐蚀对钎焊性能的影响。结果表明,银钎料处于含水钎剂环境中,会被钎剂腐蚀。在钎料中加入1.5%~2.5%的Sn,缩小了Ag-Cu-Zn合金中Ag-Zn相与Cu-Zn相之间的电位差,降低了两相之间的微电池效应,Sn细化Ag-Cu-Zn钎料中的共晶相,降低银钎料发生腐蚀的敏感性;用被腐蚀的银钎料钎焊钢,钎焊接头抗拉强度损失,在钎料中添加Sn可抑制损失程度。     

SiC纳米线对Ni-Cr-P钎料及Ni-Cr-P/Q235焊点组织与性能影响

采用具有优良高温强度、高热导率、高耐磨性能和耐腐蚀性能的SiC纳米线为Ni-Cr-P钎料的添加物,研究了钎料/焊点的组织与性能。结果表明,钎料的组织由Ni(Cr)固溶体、Ni₃P固溶体以及Ni(Cr)和Ni₃P共晶组织组成,微量的SiC纳米线可以显著细化基体组织,使焊点抗剪切强度提高29.6%。SiC纳米线的添加使钎料的熔化温度提高约4℃,显著促进钎料在Q235基板表面的润湿性,增幅达到12.5%。然而,过量添加SiC纳米线会显著粗化基体组织,降低钎料的润湿性和焊点的抗剪切强度。在不同SiC含量的Ni-Cr-P钎料中,Ni-Cr-P-0.1SiC钎料/焊点具有明显的优越性。     

铟对低银Ag-Cu-Zn钎料显微组织和性能的影响

研究了低银Ag-Cu-Zn钎料(ωAg≤20%)的熔化特性、铺展性能、钎料显微组织。以黄铜/304不锈钢作为母材,采用火焰钎焊方法,进行了搭接钎焊试验。结果表明,低银Ag-Cu-Zn钎料显微组织主要由铜基固溶体、银基固溶体、Cu Zn化合物相构成。In的添加降低了Ag-Cu-Zn钎料的固、液相线温度,改善了钎料润湿性能;添加In的低银Ag-Cu-Zn钎料在凝固过程中析出富In的银基固溶体,起到了固溶强化的效果,改善了钎焊接头的显微组织,从而提高了钎缝接头的力学性能。使用17Ag Cu Zn-1In火焰钎焊黄铜/304不锈钢,钎焊接头成形美观、组织致密、无缺陷存在,综合性能与含银量为25%的BAg25Cu Zn Sn银钎料的性能相当,节银效果显著。     

钒对含碳化物等温淬火球墨铸铁组织及性能的影响

研究了钒对含碳化物等温淬火球墨铸铁(CADI)的组织、力学性能及耐磨性能的影响.结果表明,铸态下,随着含钒量的增加,组织中碳化物的数量逐渐增多,经过900℃的奥氏体化保温1.5 h+250℃等温淬火保温1.5 h热处理后,含钒0.4%的试样组织为下贝氏体+10%碳化物+残余奥氏体.经测试含钒0.4%的试样综合性能最佳,抗拉强度为1070 MPa,硬度为HRC 52.9,冲击韧度为28.26 J/cm2,磨损率为0.54 mg/m,相对耐磨性比不加钒时提高了24%.     

焊后热处理对6061铝合金焊接接头微观组织与力学性能的影响

通过金相技术、力学性能试验和SEM技术,研究了固溶+时效热处理对6061铝合金焊接接头微观组织和力学性能的影响.结果表明,热处理前焊接接头两侧热影响区内有一对对称分布的软化区,其原因是由于焊接热输入的影响使该部位发生了过时效.固溶处理+人工时效热处理后,焊缝和热影响软化区析出较多的强化相(Mg2Si),焊接接头硬度和拉伸性能明显提高.     

填充金属对TC4钛合金激光填丝焊接头组织性能影响

分别采用TC3实心焊丝和Ti-Al-V-Mo系药芯焊丝作为填充金属,进行TC4钛合金板窄间隙激光填丝焊,并对获得的焊接接头组织性能进行分析研究。结果表明,两组焊接接头各区域的微观尺度区别较明显,激光填药芯焊丝焊接接头中的焊缝区与粗晶区中的α’马氏体长度较小,并且焊缝区中原始β相晶界宽度也较窄;激光填实心焊丝焊缝中α’马氏体板条约为0.55μm,板条α’马氏体之间穿插着少量残留β相,在α’马氏体内部发现位错,并形成少量的位错塞积;激光填药芯焊丝焊缝中的针状α’马氏体宽度约为0.35μm,板条α’马氏体之间同样穿插着少量残留β相,针状α’马氏体内含有少量的细孪晶和大量的位错塞积形成的位错墙,同时在相界位置也发现更加密集的位错,残留β相含量也要略多;激光填实心焊丝焊接接头焊缝区中晶粒间的取向差大于10°的大角度晶界占比约79.25%,药芯焊丝约为96.27%;激光填药芯焊丝焊接接头的焊缝区及热影响区硬度平均值及拉伸性能数值均大于激光填实心焊丝的焊接接头。     

S355J2W+N耐候钢焊接接头的组织和力学性能

S355J2W+N耐候钢是制造高速列车转向架构架的主要钢种,本文通过拉伸、冲击、弯曲、硬度和金相等试验方法对其MAG焊焊接接头的力学性能与显微组织进行了研究。结果表明:采用G424G3Si1焊丝对S355J2W+N耐候钢进行焊接时,接头具有良好的抗拉强度、弯曲性能和低温冲击韧性;焊缝组织主要为先共析铁素体,晶内为针状铁素体和珠光体,局部有一定量的粒状贝氏体;热影响区组织主要为先共析铁素体和针状铁素体,同时存在少量的珠光体和贝氏体;母材为铁素体和珠光体。     

退火温度对银包铜丝材界面和力学性能的影响

采用固液浇注和拉拔制备了银包铜复合细丝,研究了不同退火温度对界面及力学性能的影响、反复弯曲载荷条件下材料结合性能与材料硬度及界面区域微观组织的变化规律。利用光学显微镜、扫描电镜和X射线能量色散谱,研究了界面区域的微观形貌、元素分布与界面结合性能的关系。结果表明:两侧沿界面扩散区域其宽度随退火温度升高而增加。在400~500℃,保温60 min真空热处理,界面具有良好的结合性能。     

油酸对金属纳米镍、铜及铜镍复合粉体的分散性能影响

在对直流氢电弧蒸发法制备的金属纳米镍粉、铜粉及铜镍复合粉体的Zeta电位测量的基础上,采用油酸作为表面改性剂,系统研究了超声分散时间和油酸添加量对3种粉体在无水乙醇中分散性能的影响。研究结果表明,所制备金属纳米粉体表面均带有正电荷,油酸对3种粉体均具有较好的分散作用。     

焊后热处理对BB503钢焊接接头性能及组织的影响

对45mm厚的BB503钢板分别采用手工焊、CO2气体保护焊、埋弧自动焊进行焊接，对部分焊接接头进行了焊后去应力热处理。比较了不同工艺焊接接头的力学性能及显微组织的差异。结果表明，经于工焊和CO2气体保护焊焊接的BB503钢板的焊接性优于埋弧焊；焊后热处理消除了焊接接头中的残余应力，大幅度提高了接头各区的冲击韧度，综合力学性能显著提高。     

Mechanical Properties of Metals with Submicrocrystalline Structure

Metal Science and Heat Treatment -     

TaMoN复合膜的微结构、力学性能与摩擦性能

采用多靶磁控溅射技术,根据不同Mo靶功率制备一系列不同Mo含量的TaMoN复合膜。利用X射线衍射仪、纳米压痕仪、高温摩擦磨损仪、扫描电子显微镜及其配套的能谱仪研究复合膜的相组成、力学性能、室温和高温下的摩擦性能。结果表明,TaMoN复合膜的微结构是由面心立方、密排六方与底心斜方组成的多相结构;TaMoN复合膜的硬度比TaN单层膜的硬度高,且随着Mo含量的增加先升高后降低,在Mo含量为52.68 at%时达到最大值,为33.9 GPa;Mo元素的添加可以有效改善TaN薄膜在常温和高温下的摩擦性能,通过对磨痕的分析,详细解释了TaMoN复合膜具有优异的减摩性能的原因。