铝合金与镀锌钢薄板熔钎焊接头组织与力学性能

为了对铝合金和镀锌钢板进行优质高效焊接,采用Fronius冷金属过渡焊接机对锻铝6061和SPCC镀锌钢板进行了熔钎焊实验。焊接实验结果表明可以采用专家系统提供的参数进行焊接获得成型良好的接头;组织分析表明接头界面可以分为边缘富锌区、铝熔化区和铝钢界面反应层三个反应区。能谱分析结果表明边缘富锌区主要组成元素是锌和铝,铝钢之间的反应层主要是Fe2Al5反应相;接头上的缺陷主要有气孔、冷隔和低熔共晶缩孔。力学性能测试结果表明:铝、钢熔钎焊接头强度达到80MPa;Fe2Al5反应相平均硬度HV410,镀锌钢母材的平均显微硬度HV130,铝熔化区的平均显微硬度HV55。     

钢/铝添加粉末激光焊接头界面组织与性能

基于密度泛函理论的第一性原理,利用层技术构建钢/铝激光焊接的Fe/Al界面模型,研究金属原子X(X=Sn,Sr,Zr,Ce,La)置换Fe/Al界面模型中Fe(Al)原子的合金形成热及其体系电子结构。结果表明:Sn,Sr,Ce优先置换Fe/Al界面处的Al原子,而La,Zr优先置换Fe/Al界面处的Fe原子,合金化促进Fe/Al界面电子在不同轨道之间的转移,增强Fe-Al的离子键性能,提高Fe/Al界面结合能力,改善Fe/Al界面的脆性断裂,其中Sn的合金化效果最显著。在此基础上,进行1.4mm厚DC51D+ZF镀锌钢和1.2mm厚6016铝合金试件添加Sn,Zr粉的激光搭接焊实验,结果显示:添加粉末可促进焊接熔池的流动性,改变接头界面成分和显微组织,添加Sn粉激光焊钢/铝接头的抗拉强度327.41MPa,伸长率22.93%,较添加Zr粉和未添加粉末有了明显提高。     

添加Ni中间层镁/钢激光熔钎焊接头的组织和性能

通过添加0.1 mm的Ni片,对AZ31B镁合金板和Q235低碳钢进行激光熔钎焊搭接试验,分析添加Ni中间层后接头的宏观形貌、元素分布与微观组织和力学性能.结果表明:添加Ni中间层的熔钎焊接头焊缝成形良好.焊缝由镁侧焊缝、金属间化合物(IMC)层、钢侧焊缝组成.根据元素分布发现,加入Ni中间层后,在IMC层出现Mg元素向下、Fe元素向上扩散的现象.进一步研究发现,接头镁侧焊缝主要由α-Mg+β-Mg17-Al12)组成;IMC层由Mg2 Ni、AlNi相和(α-Mg+Mg2 Ni)共晶组织组成;钢侧焊缝由Fe-Ni固溶体组成.其中,IMC层中的树枝状的Mg2 Ni有机械咬合的作用,AlNi相对熔钎焊接头具有强化作用,使接头的力学性能提高.随着线能量的增加,接头拉剪强度σb呈现出先增大后减小的趋势.当P=1250 W、v=20 mm·s-1、线能量Q=625 J·cm-1时,添加Ni中间层的镁/钢焊接头的σb最高,达到198 MPa.     

钢/铝异种合金激光深熔焊接头界面金属间化合物的EBSD研究

以6mm厚钢/铝合金对接接头为研究对象,进行了无任何填充材料的激光深熔焊接的工艺实验,通过调控焊接工艺参数,获得了良好焊缝成形的冶金结合接头。利用光学显微镜(OM)和电子背衍射散射(EBSD)分析方法,研究了不同激光偏移量及接头不同位置对界面金属间化合物(IMC)组织形态、物相组成及厚度的影响。结果表明:钢/铝异种合金激光深熔焊接头界面IMC组织主要由η-Al_5Fe_2及θ-Al_(13)Fe_4两相组成。激光偏移量的大小不仅影响接头界面IMC层的平均厚度,还影响界面IMC晶粒的尺寸:增加激光偏移量显著地减少了接头界面粗大针状θ-Al_(13)Fe_4相数量,细化了接头界面η-Al_5Fe_2层的晶粒,降低了接头界面η-Al_5Fe_2层平均厚度。就接头界面不同位置而言,在两种激光偏移量条件下,接头界面中部η-Al_5Fe_2层的晶粒尺寸和平均厚度最小。此外,从EBSD的相分布研究还发现,接头界面处清晰地显示了在钢基体与η-Al_5Fe_2层之间有θ-Al_(13)Fe_4相的形成。     

激光熔-钎焊镀锌钢/铝异种金属的接头性能影响因素及改善措施

激光熔-钎焊是实现镀锌钢板/铝合金异种金属理想连接方式的重要焊接方法。对于焊接多材料车身结构,镀锌钢-铝激光异种金属焊接工艺可提供重要的技术参考。在介绍激光熔-钎焊方法优异性的基础上,综述了影响焊接接头性能的主要因素,并总结了改善接头性能采取的优化措施。     

超声振动辅助铝/钢激光–MIG熔钎焊外观成形、组织以及拉伸性能研究

目的 利用超声振动改善铝/钢对接接头界面的微观结构,降低气孔缺陷并提高接头力学性能。方法 通过超声振动辅助激光–MIG焊接方法实现铝/钢异种金属连接,采用光学显微镜观察焊缝形貌,采用金相显微镜和扫描电子显微镜观察焊缝和界面微观结构,利用拉伸试验机测试接头的拉伸强度。结果 超声振动的施加提高了熔融金属的润湿铺展性能,减少了焊缝中的气孔缺陷,并降低了界面层金属间化合物的厚度。带有余高和去除余高的接头拉伸强度由未加超声的175 MPa和154 MPa分别提高到189 MPa和172 MPa。结论 利用超声振动的声流、空化效应有效改善了熔融金属的润湿铺展性能和界面微观结构,并在一定程度上消除了气孔缺陷,进而提高了接头的力学性能。     

镁合金/钢异种材料激光熔钎焊接头组织及成形调控

采用激光熔钎焊技术对AZ31B镁合金与Q235钢进行异种金属搭接实验。添加Ni中间层协调镁合金与钢的冶金连接,通过外加纵向交变磁场调控接头成形及组织,以期提高接头的力学性能。结果表明：添加Ni中间层后接头类熔焊区IMC层为树枝状或连续纳米级层状AlNi相,实现冶金连接。外加交变磁场后Fe-Ni固溶体厚度减小且延伸进镁侧焊缝中,沟壑状的Fe-Ni固溶体增加了界面的结合面积。通过测量发现接头实际界面连接长度与拉剪线载荷有很大的联系。外加交变磁场后激光熔钎接头实际界面连接长度与拉剪线载荷随着磁场强度的增加呈现先增大后减小的趋势。当激光功率P=1250 W,焊接速度v=20 mm·s^-1,磁场强度B=10 mT,磁场频率f=35 Hz时,添加Ni中间层协调镁合金与钢的冶金连接,外加纵向交变磁场优化接头焊缝成形,接头拉剪线载荷最高,达到163 N/mm。     

焊丝成分对铝-铜异种金属熔钎焊接头钎焊界面组织与接头力学性能的影响

采用脉冲旁路耦合电弧MIG熔钎焊方法对1060纯铝和T2紫铜进行了对接焊,选用ER1100、ER5356、ER4043和ER4047四种焊丝为填充材料,研究了焊丝成分对焊接接头微观组织、金属间化合物层的厚度以及力学性能的影响规律。结果表明:4种焊丝的焊接接头均由铝侧熔合区、焊缝区和铜侧钎焊区组成,其中铜侧钎焊区又可细分为金属间化合物层区和Al-Cu共晶区两部分。焊丝中Si元素的加入可以起到阻碍铝铜原子互扩散、抑制铝铜金属间化合物生长、提高焊缝显微硬度以及抗拉强度等作用;而加入Mg元素,其效果不明显。     

超声振动对铝/铜等离子弧熔钎焊接头组织及力学性能的影响

采用超声辅助等离子弧熔钎焊工艺实现了铝/铜异种金属连接,获得了成形良好的铝/铜搭接接头.利用 SEM、EDS、XRD和拉伸试验等测试方法,研究了超声振动对焊缝成形、焊缝晶粒尺寸、接头的界面结构和力学性能的影响.结果发现:不施加超声振动时,接头界面处有大约55 μm厚的金属间化合物层形成,Al-Cu共晶区出现一些树枝晶和粗大的等轴晶,焊接接头的剪切强度为51. 37 MPa.施加超声振动后,铝在铜基体上的浸润铺展面积增加,金属间化合物层的厚度下降到29 μm,Al-Cu共晶区的晶粒尺寸明显减小,焊接接头的剪切强度增加到84. 93 MPa.接头的断裂方式为脆性断裂.     

退火处理对异种钢激光焊接头组织及性能的影响

目的 通过研究相同时间不同退火温度下304/Q345激光焊接头的组织和性能,得到优化后的退火处理制度,为制定异种钢激光焊退火工艺提供一定的理论指导和技术支撑。方法 基于前期大量试验,在激光功率和离焦量不变的情况下,调节焊接速度由15 mm/s到35 mm/s,通过改变焊接速度获得性能优异的焊接接头。由于异种钢物理化学性能差异较大,接头组织不均匀,因此还需对激光焊接头进行退火处理。结果 焊缝区显微组织由板条马氏体与残余奥氏体组成,Q345低碳钢热影响区显微组织为多面体状铁素体与黑色珠光体,其中铁素体含量更多,304奥氏体不锈钢热影响区在奥氏体晶界上析出了铁素体。不同退火温度下碳元素均由Q345低碳钢侧向焊缝迁移,在Q345低碳钢侧形成脱碳层,在焊缝中形成黑色条带状增碳层。随着退火处理温度的升高,峰值温度升高,高温停留时间变长,碳迁移强度随之增加,黑色条带状区域增碳层宽度增大。拉伸性能测试结果表明,试样均断裂于Q345母材一侧,且断口存在韧窝,属于典型韧性断裂。此外,焊缝区硬度(390HV左右)最高,热影响区硬度(300HV)次之,母材的硬度(130HV左右)最低。结论 在给定试验参数范围内,优化后的最佳退火工艺参数为550 ℃-1.5 h。     

双相不锈钢2205激光焊接接头组织和性能研究

目的 针对双相不锈钢激光焊接接头两相比例失衡的问题,研究双相不锈钢2205激光焊接接头组织和性能。方法 采用Disk 6002碟片激光器对2205双相不锈钢进行激光焊接,通过在纯氩气保护气中添加体积分数为60%的氮气,向熔池中过渡氮元素,以提高焊缝中的奥氏体含量;采用金相显微镜、电子背散射衍射技术、电子探针X射线显微分析仪、显微硬度仪和上海辰华CHI760E电化学工作站等手段,对激光焊接接头表面组织、元素含量、显微硬度和耐腐蚀性能进行表征和测试。结果 与纯氩气保护焊接接头相比,当在保护气中添加60%（体积分数,下同）的氮气后,奥氏体相体积分数达到39.89%,提升了25.94%,奥氏体中氮元素的质量分数达到0.679%时,氮元素的质量分数提升了0.196%,焊缝中奥氏体显微硬度为307.4HV,铁素体显微硬度为298.9HV,极化曲线腐蚀电流密度升高,阻抗弧半径减小。结论 在保护气中添加60%的氮气后,激光焊接接头中奥氏体的体积分数提升,增加的奥氏体组织以晶内奥氏体为主,并且更多的氮元素进入到奥氏体相中,焊缝中的奥氏体和铁素体硬度略有升高,耐蚀性和钝化膜稳定性有所下降。     

激光重熔对NiCrBSi等离子喷涂层显微结构和性能的影响

1Crl8Ni9Ti不锈钢表面的NiCrBSi等离子喷涂层存在孔洞及与基体结合差等缺陷,为此进行了激光重熔处理.采用扫描电镜和显微硬度压痕仪分别对涂层的显微结构和力学性能进行了对比研究,采用SRV试验机评价了涂层激光重熔前后的滑动摩擦磨损性能,研究了激光重熔对NiCrBSi等离子喷涂层结构和性能的影响.结果表明:经过激...     

Cu-Sn/Fe合金粉末激光熔覆层的组织与硬度分析

为改善Cu基合金涂层与16Mn钢基体的匹配性,提高涂层强度和硬度,采用同步送粉技术,通过工艺优选,在16Mn钢表面激光熔覆了Cu-Sn/Fe基混合合金粉末,并研究了制备的熔覆层组织、颗粒物的相结构、尺寸和弥散分布行为.结果表明,激光熔覆层为树枝晶组织和网状组织及其上分布的σ-FeCr球形颗粒相.颗粒相σ-FeCr对提高熔覆层硬度起到一定的作用.熔覆层、热影响区和基体中,熔覆层硬度最高,进入基体后,硬度值突降,故熔覆层起到表面强化的作用.     

Microstructure of Laser Remelted Ni-base Alloy Coating on Stainless Steel

A 5 kW CW CO2 gas laser was used to produce NiCrBSi superalloy coatings. Powders were preplaced by plasma-spraying. The microstructure and chemical composition of the coating have been studied by SEM, XRD and HREM. The results show the coating microstructure is fine dendrites, composed of γ matrix, γ' and boride (NiB) eutectic, the lattice parameter of the γ matrix is 0.3572 nm and there is a metallurgical bonding in interface.     

激光功率对激光熔覆NiCoCrAlY涂层组织及性能的影响

目的 为了提高17-4PH的耐腐蚀性能和摩擦磨损性能,采用激光熔覆技术在17-4PH不锈钢表面制备NiCoCrAlY涂层.方法 利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微维氏硬度计、电化学工作站和往复摩擦磨损试验机等研究不同激光功率下NiCoCrAlY涂层的相组成、微观形貌、硬度、耐腐蚀性能和摩擦磨损性能.结果...     

熔池形态对铝-铜激光焊接头组织和性能的影响

对T2紫铜板、2A16铝合金板进行激光熔化焊和熔钎焊试验,分析接头的力学性能,并研究其微观组织及界面形貌,阐述熔池形态对接头组织和性能的影响.结果表明:采用激光熔化焊时得到熔化焊熔池,当焊接线能量Q=1160 J/cm时,其界面层由Al4 Cu9+Al2 Cu化合物和(α-Al)+(θ-Al2 Cu)共晶组织组成,总厚度为60.9μm.采用激光熔钎焊时得到熔钎焊熔池,当Q=1466.67 J/cm时,接头抗拉强度为274.25 MPa,相比熔化焊接头提高了280.9％,其界面层由CuZn5和Al2 Cu化合物组成,总厚度为10.23μm.接头接触界面的互扩散系数(D熔化焊>D熔钎焊)和不同熔池形态下的环形对流共同影响了IMC层厚度,从而决定了接头的性能.