TC4钛合金/304不锈钢异种材料蜂窝结构钎焊工艺

采用Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni和Ag-28Cu两种钎料分别对TC4钛合金面板/304不锈钢蜂窝芯异种材料蜂窝结构进行了钎焊,对钎焊界面组织和蜂窝结构的力学性能进行了对比分析. 结果表明,Ti基钎料与304不锈钢蜂窝芯箔材界面润湿反应性能较差且Ti基钎料钎缝显微硬度较高,导致钎焊界面强度低,蜂窝拉伸力学性能差. Ag基钎料与304不锈钢蜂窝芯箔材和TC4面板均发生显著的界面反应,钎焊温度830 ℃,保温时间10 min时,蜂窝抗拉强度为10.35 MPa,呈蜂窝芯破坏特征. Ag基钎料蜂窝抗拉强度明显优于Ti基钎料结果,适用于TC4钛合金面板/304不锈钢蜂窝芯异种材料蜂窝钎焊.     

TC4钛合金和YG8硬质合金的钎焊工艺

针对钛合金和YG8型硬质合金异种材料的真空钎焊工艺和接头可靠性问题展开研究,采用润湿性实验、金相显微镜、显微硬度计、万能拉伸试验机、扫描电子显微镜等实验及测试手段,对Ag94AlMn钎焊试样接头的微观组织结构、维氏硬度、接头剪切强度等进行试验分析。结果表明,银基钎料与钛合金、硬质合金界面冶金结合良好,焊缝表面组织均匀,无微裂纹。钎缝组织为Ag基固溶体,硬质合金母材Co、W元素和钛合金母材Ti、V元素向钎缝内扩散甚少,几乎不发生母材溶蚀;TC4与YG8真空钎焊异种金属真空钎焊,选择银基钎料以及钎焊温度920℃、保温时间10 min的工艺参数,接头剪切强度最高。     

TC4钛合金钎焊接头的组织与性能

采用Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni钎料对TC4钛合金进行了钎焊,钎焊温度为900 ℃,保温时间分别为30、60和90 min。结果表明,在900 ℃时该钎料可润湿TC4母材,润湿角平均值为16.7°。保温时间为90 min时,钎焊界面中心处钎料元素已扩散得较充分,与钎料合金成分相比,Zr元素由37.5%降低至1.79%,Cu和Ni元素分别由15%和10%降低至1.66%和1.64%。TC4钛合金钎焊试样的室温抗拉强度平均值为1007.6 MPa,多数试样断于母材,属于微孔聚合机制导致的断裂失效。     

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。     

B-Ti57CuZrNi钎料对接钎焊TC4钛合金接头的组织和性能

采用B-Ti57CuZrNi钎料对TC4钛合金进行了对接钎焊,研究了B-Ti57CuZrNi钎料在TC4钛合金表面的润湿性和钎焊工艺参数对TC4钛合金钎焊接头微观组织和力学性能的影响。结果表明,B-Ti57CuZrNi钎料在TC4钛合金表面铺展良好,形成了有效的冶金结合。随钎焊温度和保温时间的增加,钎缝整体宽度变宽,向焊缝中心生长的针状α相变多变长。焊接温度低且保温时间短时,接头组织存在大块富Cu、Ni白色铸造组织。钎焊温度为930℃、钎焊时间为15 min时,接头室温抗拉强度低,易脆断于焊缝,而钎焊时间低于30 min时的室温断后伸长率较低。高钎焊温度(>960℃)和长保温时间(>45 min)对钎焊接头400℃抗拉强度和断后伸长率均不利。从获得钎焊接头优良的室温和400℃拉伸性能来考虑,宜选取钎焊温度为950℃,保温时间为30 min。     

1Cr18Ni9Ti不锈钢/Ti6Al4V钛合金真空钎焊工艺研究

采用Ag-Cu-Ti钎料进行Ti6Al4V(TC4)钛合金和1Cr1 8Ni9Ti不锈钢的真空钎焊,观察分析了其在钎焊温度为790～870℃和保温时间为1和3min时钎缝界面微观组织和成分分布.研究结果表明,钎缝宽度随着钎焊温度的升高而降低,随着保温时间的增加而增加;扩散层厚度随着保温时间的增加而增加.Ti是焊缝中反应物多少的决定因素.在钎焊温度790℃,保温3min时能得到较好的焊缝组织,界面无裂纹出现.     

YG13C硬质合金钎焊工艺研究

采用中频感应钎焊工艺，分别用HSCuZnNi和HL105钎料对42CrMo钢和硬质合金YG13C进行钎焊，分析了钎料、冷却方式对钎缝抗剪强度的影响。结果表明，HSCuZnNi钎料钎缝的抗剪强度比HL105大20％，采用缓慢的冷却方式可提高抗剪强度。     

蜂窝严封件钎焊工艺研究

蜂窝与蜂窝外环在进行钎焊时易发生变形,钎焊难度较大.本文针对蜂窝材料的结构特征,进行试验研究,并对试验结果进行外观形状观察、金相分析,制定出焊接蜂窝零件的焊接工艺,在模拟件上完成了试生产.     

TC4钛合金蜂窝板高温力学性能

采用钎焊工艺制备了TC4钛合金蜂窝板,对试样在室温和高温下进行异面压缩、三点弯曲性能测试和分析,并对不同温度下的试件强度及破坏模式进行分析。研究表明,钛合金蜂窝板的异面压缩模量与强度随着测试温度的升高而下降,440℃时保有室温时的35.2%、61.7%。但测试温度对破坏模式没有影响。而三点弯曲测试中,随着测试温度的升高,破坏模式发生改变,抗弯曲强度不断下降,最大挠度不断增加。且L向试件的弯曲性能明显高于W向试件。室温下弯曲试件面板为韧性断裂,钎焊区为脆性断裂,而300℃下试件面/芯脱粘区的断口为解理断口。     

SP700/TC4钛合金蜂窝夹层结构钎焊工艺分析

采用非晶态Ti-Zr-Cu-Ni箔带钎料对SP700/TC4钛合金蜂窝结构进行钎焊工艺研究,分析了钎焊温度和保温时间对钎焊接头组织和力学性能的影响. 结果表明,当钎焊温度在875～890 ℃之间变化时,随温度升高,钎焊接头中元素扩散更为充分,接头拉脱强度持续增长;在890 ℃下保温2～4 h不同时长进行钎焊,接头的拉脱强度先逐渐增加,在保温时间为3.5 h时达到最大值,随后逐渐降低. 获得SP700/TC4钛合金蜂窝结构的较优钎焊工艺为890 ℃/3.5 h,该工艺下钎焊接头的室温拉脱强度、三点弯曲强度、平面压缩强度、L及W方向抗剪强度分别达到14.64,224.05,11.21,4.43及3.76 MPa,破坏部位均为TC4蜂窝芯.     

钛合金蜂窝夹层结构钎焊界面的价电子结构分析

对TC1钛合金蜂窝夹层结构试件的钎焊界面组织进行观察、分析确定界面生成相的晶体结构,采用EET理论中BLD方法和平均原子模型,计算分析了钎焊界面价电子结构.从原子间结合力的角度分析了钛合金蜂窝夹层结构钎焊界面的价电子结构,探讨了界面结构与力学性能的本质关系.钎焊过程中界面处生成了六方晶体结构TiNi₃(Cu,Zr)化合物和体心立方结构Ti(Ni,Zr,Cu)相.从原子间成键角度,最大共价电子数和晶格电子数分别反映了晶体的强度和塑性.TiNi₃(Cu,Zr)化合物和Ti(Ni,Zr,Cu)相的最大共价电子数分别为0.055 8和0.303 7,晶格电子分别为0.993 5和1.392 8,而界面处基体的最大共价电子数和晶格电子数分别为0.305 9和1.397 3.因此,与TiNi₃(Cu,Zr)化合物相比,Ti(Ni,Zr,Cu)和钛固溶体晶胞不仅具有较高的强度,还具有相对良好的塑性,而TiNi₃(Cu,Zr)化合物相的存在和连续分布不利于钎焊界面的强度和塑性.     

TC4钛合金蜂窝板钎焊接头组织性能分析

研究了TC4钛合金蜂窝板的钎焊工艺,试验采用Ti-Zr-Ni-Cu钎料,真空度不低于2×10-3 Pa,钎焊温度为930℃,保温时间为30 min.对焊后试件的钎焊界面组织进行超声无损检测,检测结果表明面板与蜂窝芯钎焊效果极好,未发现有脱焊、虚焊等现象.采用扫描电镜（SEM）和能谱分析（EDS）法进行了试验分析.结果表明,母材和钎料发生相互扩散渗透反应,并出现有新的析出相.该工艺下蜂窝板的界面平均拉脱强度为12.8 MPa,抗剪强度为9.01 MPa,钎焊接头属于脆性断裂.     

钛合金仿莲房特征芯体夹层结构钎焊组织与性能

针对TC4钛合金仿莲房特征芯体与面板钎焊工艺,采用TiZrCuNi钎料,开展了钎焊工艺研究,并分析了主要钎焊工艺参数对钎焊界面组织和夹层结构力学性能的影响。结果表明：钎焊温度920℃,保温时间90min时, TC4钛合金仿莲房特征芯体夹层结构钎焊后界面焊合率良好,界面显微组织为均匀针状α组织和界面金属间化合物,夹层结构平压强度均值为15.14MPa。钎焊保温时间对TC4钛合金仿莲房特征芯体钎焊界面显微组织影响显著,当钎焊保温时间较短时(15min),钎料熔化后,液态钎料中Cu和Ni元素与母材反应时间较短,钎料中Cu和Ni向母材中的扩散反应不充分,钎缝区局部Cu和Ni元素富集导致Cu和Ni元素含量超过共晶成分点,钎焊保温结束后液态钎缝凝固时发生共晶反应,生成块状金属间化合物,钎焊界面主要为含有块状金属间化合物的凝固钎料组织和针状α组织;随着钎焊保温时间的增加,液态钎料中Cu和Ni元素与母材反应时间增加,钎料中Cu和Ni元素向母材中扩散反应深度显著增加,从而Cu和Ni元素在液态钎料中的含量显著降低,元素含量小于共晶成分点,钎焊保温结束后液态钎缝凝固时Cu和Ni元素固溶于β相中,避免大量块状金属化合物生成,随后β相向α相的固态相变时,共析反应生成针状α相,在针状α组织界面处生成金属间化合物。钎焊时间保温时间从15min升至90min时,由于钎焊界面金属间化合物减少,TC4钛合金仿莲房特征芯体夹层结构的平压强度逐渐增加。     

基于低银钎料的金刚石薄壁钻钎焊工艺研究

根据Ag、Cu、Zn、Cd、Ni、Co、Mn等元素在钎料中的作用和特点,通过分析和选择,研发了一种新型钎料,并对其熔点、强度以及钎焊工艺进行了研究.结果表明:新开发的低银钎料ZB-1中的表面活性元素能显著降低液态钎料的表面张力,细化合金晶粒,延缓钎焊过程中钎料的氧化,在改善钎料润湿性的同时净化钎缝晶界,从而提高钎缝的抗...     

钛合金与钢异种材料钎焊研究现状

钛合金与钢复合构件在航空航天领域具有广阔的应用前景,实现钛/钢复合构件工程化应用的关键是获得性能优良的钛/钢连接接头。综述了钛/钢钎焊的研究现状,系统阐述了银基钎料、钛基钎料、瞬时液相扩散焊及复合中间层工艺连接钛/钢的研究成果,并进行了总结与展望。     

New filler metal systems for the brazing of titanium alloys

It’s well known welding takes the leading role in development of titanium structures. However, in number of cases technological processes of brazing are more appropriate and, sometimes, being the single possible, in particular, during production of multilayer thin-wall structures. It should be noted that brazing filler metals of Ti-Cu-Ni, Ti-Zr-Cu-Ni, Zr-Ti-Ni and Cu-Zr-Ti systems in a form of plastic foils, as well as in powder form are mainly used in world practice for brazing of titanium alloys. Present work provides the results of complex investigations of brazing filler metals of Ti-Zr-Fe, Ti-Zr-Mn and Ti-Zr-Co systems using differential thermal analysis, light and scanning microscopy, X-ray microspectrum analysis. Data on melting ranges of pilot alloys were obtained, and liquidus surfaces of given systems using simplex-lattice method were build. Brazing filler metals covering brazing temperature range of current structural titanium materials based on solid solutions as well as intermetallics were proposed. Structure, chemical inhomogeniety and strength characteristics of brazed joints were studied. It is determined that brazing of solid solution based alloys (OT4, VT6) using indicated brazing filler metals ensures strength characteristics of joints, which are not inferior to that obtained with application of known brazing filler metals even if they are received at lower brazing temperature.     

稀土对Al-Si-Zn-Cu钎料工艺性能的影响

在Al-Si-Zn-Cu 钎料的基础上添加La,Ce混合稀土,研究了La,Ce对钎料组织及力学性能的影响。结果表明,随着稀土元素含量的增加,Al-Si-3Zn-15Cu钎料合金的抗拉强度、铺展面积均逐渐增大。添加稀土的Al-Si-3Zn-15Cu合金的微观组织为α-Al固溶体+(Al+Si)共晶+(Al+Si+Cu)共晶+Si相。La,Ce混合稀土减少了杂质在晶界上的偏聚,降低了晶粒长大速度,细化了晶粒。稀土对第二相粒子进行变质,使其网状结构得以优化和改善,因而提高了钎料的强度和塑性。