钛合金/钢异种连接接头组织与性能研究进展

本文对钛合金/钢的异种接头连接技术的研究现状进行了总结和综述，分析了钛合金/钢直接连接和含中间层连接界面的显微组织特征，重点阐述了添加不同中间层(铜、铜基合金及其他)的钛合金/钢界面产物的形成和演变过程，并归纳了不同中间层与制备工艺的钛合金/钢力学性能，最后总结了制备良好的钛合金/钢接头可以采取的方法与设计思路，并指出该领域未来发展除使用传统方法继续深化现有研究外，可与模拟仿真结合，达成更具深度的认识与实验预测。     

高熵合金应用于异种金属焊接的研究现状及发展趋势

近年来,基于国内外对降低能耗的需求,"轻量化"在制造工业中受到广泛的重视.异种金属焊接可以综合发挥不同材料的性能优势,成为实现"轻量化"的有效途径.然而,在多数异种金属连接接头处会形成硬而脆的金属间化合物(IMC),严重降低焊接接头的强度和韧性.高熵合金兼具高熵效应与迟滞扩散效应,使其具有作为中间层材料或者钎料应用于异种金属连接以改善IMC带来的问题的巨大潜力.本文综述了近年来将高熵合金作为异种金属焊接中间层材料/钎料的相关探索性研究,重点关注高熵合金对焊接界面IMC的产生、微观组织和焊接接头力学性能的影响.综合分析相关研究,结合分析作为金属基复合材料增强体以及与铝合金、钢和钛合金等传统材料的异种金属焊接时所产生的高熵合金/传统金属界面组织特征,指出高熵合金确有作为中间层材料/钎料应用于不同类型异种金属焊接的潜力.为了推进高熵合金在这一方向上的应用,需要开展更加系统和深入的机理性研究以揭示高熵合金改善界面组织的机理,并针对不同异种金属体系优化出高熵合金中间层材料/钎料成分;此外,有必要开展"放大"研究以模拟实际工况下的作用效果.     

Al-Cu双金属复合结构的扩散连接试验研究

应用扩散连方法进行了Al-Cu双金属复合结构的试验研究，比较了不同的焊接工艺，材料组合以及母材状态情况Al合金与Cu的连接性，观察了接头区域的微观组织结构，研究表明，固相扩散连接是一种适用于异种材料连接的有效方法，通过在连接区域形成Al-Cu金属间化合物，达到Al和Cu的有效连接，材料组合，母材原始状态以及连接工艺参数对Al合金与Cu的扩散连接存在着明显的影响。表面镀Ni工艺不但能够有效阻止Al和Cu之间形成脆性相，而且Al和Ni之间形成了良好的扩散连接，改善了接头性能。     

TA15/Ti2AlNb四层空心舵翼超塑成形/扩散连接工艺研究

目的 研究TA15/Ti2AlNb异种合金四层空心舵翼件成形/扩散连接工艺,获得合理的工艺参数,掌握塑性变形和扩散连接规律,推动异种合金轻量化中空结构件的应用。方法 采用MSC.Marc有限元仿真了TA15/Ti2AlNb异种合金四层空心舵翼超塑成形/扩散连接工艺过程,根据2种材料的高温变形规律优化出气压加载曲线,开展了空心舵翼的超塑成形/扩散连接实验研究,测试了舵翼的壁厚分布,分析了焊缝的金相组织。结果 成功制备了TA15芯板直立筋良好、三角区宽度仅1.1 mm的四层空心舵翼,面板最大减薄率为20.0%,芯板最大减薄率为54.2%,芯板与面板之间扩散连接区域的焊合率为46.8%～98.6%。结论 超塑成形/扩散连接工艺可制造TA15/Ti2AlNb异种合金空心结构,2种合金高温流动应力的显著差别避免了表面沟槽缺陷,但当整形压力和保压时间不足时,四层结构内各处扩散连接焊合率存在不稳定性。     

非晶合金连接的研究现状

综述了目前非晶合金连接的发展与研究现状,重点报道了分别属于液相连接和固相连接的9种成功连接非晶合金的方法,评述了各种非晶合金连接方法的特点以及成功连接非晶合金的关键因素,并展望了非晶合金连接的发展前景.     

连续纤维增韧陶瓷基复合材料的连接方法

连续纤维增韧陶瓷基复合材料(CMCs)在高温领域具有广阔的应用前景,但是由于其编织工艺的限制,难以制备十分精密和复杂的构件,而要使纤维增韧CMCs得到广泛的应用,必须解决复合材料与金属合金系列材料的连接问题.因而连接是CMCs走向工程应用需要解决的关键课题之一.综述了CMCs的连接现状,重点介绍了几种有效的连接CMCs的方法:钎焊、局部过渡液相连接、无压固相反应连接、聚合物分解连接、ARCJoinT、在线液相渗透连接等.     

异种材料固相连接中的热应力缓和设计

本文分析了异种材料固相连接接头热应力形成特点及其影响因素，指出材料的力学和热学性能与接头几何的分配是异种材料固相连接热应力缓和设计的基础。     

钛-铝异种材料的点焊技术研究新进展

钛合金和铝合金的应用在航空航天及汽车制造领域都在逐步增加,而Ti/Al异种金属复合结构中搭接连接无疑是不可避免的连接形式,因此对于钛/铝异种金属点焊技术的研究是非常必要的。由于Ti/Al两种材料的物理和化学性质存在巨大差异,导致两者的焊接尤为困难,目前能实现钛铝异种材料的高质量焊接的方法研究较少。先从钛和铝材料的本身特性入手,阐述目前3种常用的点焊技术:电阻点焊、搅拌摩擦点焊和超声波点焊的研究现状。主要涉及点焊接头成形、焊接参数、接头的组织特征以及力学性能,探究了各个方法的优缺点,并指出Ti/Al异种金属焊接质量的关键主要在于对金属间化合物的有效控制。为Ti/Al异种结构的连接提供合适的设计思路,并为新的连接方法提供借鉴思路。     

碳纤维增强树脂基复合材料与铝/镁合金连接研究进展EI北大核心CSCD

运载工具的轻量化是解决当前能源危机和环境问题的重要手段之一,得到国内外学者的高度重视。碳纤维增强树脂基(carbon fiber-reinforced polymer,CFRP)复合材料和以铝镁为代表的轻合金具有一系列优异的力学性能与加工特性,是极具应用前景的轻量化材料,实现这两种材料之间的有效连接,成为当下研究的热点。然而由于异种材料之间理化性能差异较大,在生产过程中混合应用多种轻量化材料仍面临巨大挑战。本文通过对胶接、机械紧固、搅拌摩擦及其变种工艺连接技术的研究进展、优缺点、发展趋势进行汇总分析,考察不同连接方式下获得接头的微观形貌,总结了CFRP与铝镁轻合金搅拌摩擦连接的三种机理包括宏观锚定、微观机械嵌合与化学键连接。最后,基于以上三种连接机理,指出进一步提升混合接头性能的关键在于增大金属母材表面粗糙度,增加熔融高分子面积和采用混合连接工艺。     

固态扩散连接空洞闭合模型的研究进展

扩散连接是一种在固态下将2个同种或异种的材料连接在一起的先进连接方法.这种方法既可以连接低碳钢,也可以连接陶瓷,甚至还可以连接传统焊接方法所不能连接的材料.在很多材料没有实验数据的条件下,预测扩散连接所需时间是非常重要也是非常困难的,因此利用空洞闭合模型对扩散连接过程进行研究是当前固态扩散连接研究的重要方面.介绍了扩散连接空洞闭合的几个典型模型,对几何模型的选择进行了阐述,并对扩散连接的机制进行了解释和说明,同时比较了这几个模型的优缺点,并预测了扩散连接空洞闭合模型的发展方向.     

AA1060–DP600板材电磁脉冲连接工艺研究

目的 基于平板线圈对AA1060–DP600板材电磁脉冲连接过程进行数值模拟与工艺实验,探索线圈匝数、搭接区宽度、搭接间隙和放电电压等4个参数对连接接头质量的影响。方法 基于有限元分析软件(LS–DYNA),建立尺寸参数为80 mm×40 mm×1 mm的AA1060–DP600板材电磁脉冲连接有限元模型;基于平板线圈搭接实验装置进行工艺实验,采用电子万能实验机、金相显微镜对接头拉伸性能进行测试并观察其微观形貌,结合模拟与工艺实验的结果分析各个参数对接头质量的影响。结果 随平板跑道线圈匝数由1匝增至6匝,飞板与基板碰撞速度先升后降,在3匝时达到最大值;搭接间隙过大(2.5 mm)或过小(1.5 mm)都会使碰撞速度下降,进而使接头强度下降;碰撞速度和接头强度与搭接区宽度和放电电压成正相关,放电电压在9 kV及以上时更易实现连接;连接接头界面总体趋于平直,部分区域出现小波峰大波长的波形。结论 以拉伸性能最优为标准,最优的工艺参数为线圈匝数3匝、搭接间隙2 mm、搭接区宽度25 mm、放电电压11 kV,此条件下试件可承受的最大载荷为2.33 kN,达到母材AA1060的75%。     

Mg/Al异种材料搅拌摩擦连接金属材料流动研究

采用切片法,对3mm厚2024铝合金和AZ31镁合金异种金属搅拌摩擦连接对接接头从截面和表面两个方向逐步层切,对每一截面抛光、腐蚀、拍照,并通过二维图像对接头进行了简单的三维重构,从而确定了3mm厚铝/镁合金异种搅拌摩擦连接接头的金属材料流动状况。结果表明,接头垂直方向不同层面的金属流动模式不同,同一层面前进侧和后退侧关于对接中心线材料流动也不对称。锯齿间距等于进给速度和搅拌头转速的比值表明,搅拌头每旋转一周,材料在搅拌头后部完成一次堆积。接头中下部的孔洞缺陷是由材料流动不充分造成的。低转速进给速度比的工艺参数使得材料流动主要发生在水平层面。     

铜与Al2O3陶瓷的粘接

用自制的装置研究了高温下铜与Al₂O₃陶瓷的直接粘接,重点考察了温度和压力对界面粘接强度的影响。在温度725℃,压力7.5MPa,粘接时间300s的条件下,获得最大粘接强度为15.1MPa。      

Direct joining of oxygen-free copper and carbon-fiber-reinforced plastic by friction lap joining

Oxygen-free copper(Cu) was successfully joined to carbon-fiber-reinforced thermoplastic(CFRTP,polyamide 6 with 20 wt% carbon fiber addition) by friction lap joining(FLJ) at joining speeds of 200–1600 mm/min with a constant rotation rate of 1500 rpm and a nominal plunge depth of 0.9 mm.It is the first time to report the joining of CFRTP to Cu by FLJ. As the joining speed increased, the tensile shear force(TSF) of joints increased first, and decreased thereafter. The maximum TSF could reach 2.3 kN(15 mm in width). Hydrogen bonding formed between the amide group of CFRTP and the thin Cu_2O layer on the Cu surface, which mainly contributed to the joint bonding. The influence factors of the TSF of the joints at different joining speeds were discussed. The TSF was mainly affected by the joining area, the degradation of the plastic matrix and the number and the size of bubbles. As the joining speed increased,the influence factors varied as follows: the joining area increased first and then decreased; the degradation of the plastic matrix and the number and the size of bubbles decreased. The maximum TSF was the comprehensive result of the relatively large joining area, small degradation of the plastic matrix and small number and sizes of bubbles.     

先进结构陶瓷的发展及其钎焊连接技术的进展

本文综述了先进结构陶瓷的发展现状 ,并介绍了其主要连接方法之一的钎焊连接的主要问题以及针对这些问题国内外开展的最新研究工作与结果     

A simple method for measuring tensile and shear bond strength of ceramic-ceramic and metal-ceramic joining

A simple method for measuring the ceramic-ceramic and metal-ceramic bond strength was presented, by which uniaxial tensile stress normal to the interface or shear stress in the interface can be produced using uniaxial compression load on a cross-bonded sample. Both tensile and shear bond strength were obtained by this testing technique for Ti₃SiC₂–TiO₂ and Ti₃SiC₂–Al₂O₃ composite as well as for glued steel samples, respectively. The novel method provided a solution for determining bond strength in solid (especially brittle) materials, and it is also demonstrated as a useful method for evaluating the tensile and shear strength of various glues. Electronic Publication     

纳米结构多层膜自蔓延连接技术的研究及其应用

近年来,利用纳米结构多层膜自蔓延反应瞬间放热作为局部热源实现材料连接的方式逐渐受到人们的重视,其具有反应瞬间完成、连接效率高、适用于热敏感材料并且可以避免元器件从高温冷却时产生较大的热应力等特点。介绍了纳米结构多层膜的制备方法及反应机理,并综述和分析了在陶瓷/金属互连、不锈钢器件、非晶材料的连接以及微电子芯片技术方面的应用。     

氮化硅陶瓷的液相连接研究

本文研究了用氧氮玻璃作为中间层材料连接氮化硅陶瓷．结果表明,在1600℃×30min、5MPa的外加压力条件下,氮化硅陶瓷的结合强度达到基体氮化硅陶瓷的57％．结合层内的结构与基体氨化硅十分相似,但是晶粒尺寸较细,两者结构上的一致性对于提高结合强度起着重要的作用．     

用快速凝固Sn活性钎料低温连接ZnO陶瓷

在大气中成功地用快速凝固Ｓｎ基活性钎料低温连接ＺｎＯ陶瓷，接头的剪切强度明显高于用普通凝固钎料的最高达６０Ｍａ。