钒作中间层的TC4钛合金与316L不锈钢双道激光焊接

采用TC4钛合金和316L不锈钢作为母材，纯钒作为中间层材料，进行了双道激光焊接试验。研究了焊接速度、光束偏移量对焊缝成形、显微组织、力学性能的影响，并进行了分析测试。结果表明：在钛合金一侧的钒中间层可发生一定程度的熔化，但界面近域均为固溶体，对接头的力学性能影响较小。在钒与不锈钢一侧，钒中间层与不锈钢呈钎焊界面，钒发生一定程度的溶解与扩散，形成扩散层。随着钢侧光束偏移量的增加，V/Fe界面扩散层的厚度减小，偏移量为0.3 mm时，界面扩散层厚度达到35.8μm，此时抗拉强度最高达到406.9 MPa，断裂位置为钒/不锈钢界面处，断口呈韧性断裂特征。     

焊接电流对镁/镀锌钢TIG熔-钎焊接头显微组织与力学性能的影响

采用TIG熔-钎焊焊接方法,以镁合金焊丝为填充材料,对镁合金与镀锌钢进行连接实验,并分析热输入量对接头显微组织和力学性能的影响.热输入量过小会阻碍镁/钢界面反应层的形成而使得焊缝难以焊合,热输入量过大又会促进焊缝内部脆性第二相的长大,降低接头力学性能.接头强度随着焊接电流和焊接速度的增大都呈现先上升后下降的趋势,电流为70 A时强度达到最大,该值接近AZ31B母材的88.7%.此时断裂发生于焊缝熔焊区,断面出现大量韧窝和撕裂棱,呈现出塑性断裂特征.     

熔敷金属膨胀系数对YG20硬质合金与45#钢激光焊的影响

选取ENi102焊条,Z408焊条和Fe55NiC焊丝,以电弧焊的方式在45^#钢表面堆焊过渡层,再与YG20进行激光焊接,对激光焊接头进行了扫描电镜(SEM)观察、硬度测试,弯曲力学性能试验,并对母材和过渡层材料进行了膨胀系数测试,研究了过渡层材料熔敷金属膨胀系数对硬质合金与钢激光焊的影响。研究结果表明：YG20硬质合金与45^#钢无过渡层直接激光焊时,在焊缝与硬质合金界面位置生成了有害脆性η相和鱼骨状共晶碳化物,且硬质合金侧形成宽15μm左右的WC疏松区,导致接头性能较弱;45^#钢表面堆焊铁镍合金和纯镍都可以抑制界面脆性η相的生成,碳化物呈点状弥散分布,界面碳化物的量与焊缝Ni元素浓度有关,Ni元素浓度越高,形成的点状碳化物越少;过渡层金属的膨胀系数是影响接头力学性能的主要因素,改变过渡层中的Ni含量可以调整膨胀系数的大小,当过渡层的膨胀系数介于45^#钢与硬质金之间,并且接近硬质合金时,缓解应力作用最强,对接头力学性能提高最有利。     

采用Fe-30%Ni中间层电子束焊接硬质合金与钢

对YGH-60硬质合金与45钢添加Fe-30%Ni中间层进行真空电子束焊接试验,对接头显微组织相组成、显微硬度和断裂形式进行分析。结果表明,YGH-60硬质合金与45钢的电子束焊接性很差,添加含Ni中间层后能够阻碍Fe与C的相互扩散,抑制脆性相的产生。且Ni塑性好,有利于松弛焊接过程中的内应力,从而缓和硬质合金和钢的线膨胀系数和导热系数不同引起的较大热应力,提高接头抗裂性。使用中间层中含Fe 53%,过多Fe元素则会削弱Ni的优化作用,在电子束焊接的高温环境下与周围WC颗粒反应生成Fe_2W_4C脆性相,大量存在于WC表面,在硬质合金/中间层界面处有带状的固溶体混合物,这些带状固溶体相和脆性相会降低接头的力学性能。接头拉伸强度不高,平均拉伸强度为66 MPa,断裂发生于硬质合金与中间层界面处,接头断裂形式为准解理断裂。硬质合金熔化量较少,难以与中间层充分熔合,形成具有较好力学性能的接头。     

AZ31B镁合金/镀锌钢板电阻点焊接头熔核化合物分析

镁合金具有质量轻、拉伸强度高和减振能力强的优点,钢一直在制造业中占主导地位。镁钢异种材料的连接,可以实现汽车构件的轻量化设计,对节能减排有着重要的积极意义。采用KDWJ-17型三相次级整流电阻焊机对2.0 mm厚的AZ31B镁合金和1.0 mm厚的SPHC镀锌钢板进行电阻点焊焊接试验,利用QUANTA200型扫描电子显微镜(SEM)分析接头各区域的组织结构和成分分布,并对接头化合物做热力学分析,研究AZ31B镁合金和SPHC镀锌钢点焊接头中心界面化合物的形成机制。研究结果表明:接头处Fe_2Al_5化合物是形成高强度镁合金与镀锌钢板电阻点焊接头的主要原因;结合Fe-Al二元相图和热力学分析计算,在镁合金和镀锌钢板电阻点焊接头中,Fe_2Al_5在可直接生成的Fe-Al系化合物中为接头相结构的最有利生成相;Fe_2Al_5的结构单元总成键能力在Fe-Al系化合物中其化合物保持自身结构稳定性的能力最强。     

基于W-Fe-Cr混合粉末中间层的钨/钢连接研究

以质量百分数组成为90W-8.5Fe-1.5Cr的W-Fe-Cr混合粉末为中间层,纯铜箔为钎料,采用1 120℃保温60 min并加压5 MPa的工艺参数,对纯钨和0Cr13Al钢进行真空连接。利用激光粒度分析仪、SEM、EDS和电子万能试验机等手段研究了W-Fe-Cr混合粉末形态、粒度分布以及接头的微观组织、成分、机械性能、剪切断口特征。结果表明,接头由钨母材/W-Fe-Cr高密度合金层/钢母材三部分组成,其中W-Fe-Cr高密度合金层由W-Fe-Cr混合粉末中间层固相烧结形成;W-Fe-Cr高密度合金层/钨母材界面通过极薄的钎缝实现钎焊连接;W-Fe-Cr高密度合金层/钢母材界面则通过先钎焊再固相扩散焊的机制连接。高能球磨制备W-Fe-Cr混合粉末对较小连接压力下生成均匀化、致密化的W-Fe-Cr高密度合金层具有关键作用。钨/钢接头剪切强度为41 MPa,断裂发生在W-Fe-Cr高密度合金层/钨母材结合界面,断面呈现为脆性断裂特征。本研究为线膨胀系数可调且不含活性元素Ni的钨/钢连接中间层设计提供了新思路,为进一步提高钨/钢连接结构在核聚变堆中的适用性进行了有益探索。     

1800 MPa热成形钢与CR340LA低合金高强钢激光焊接性能

采用光纤激光焊接设备对1800 MPa级热成形钢与CR340LA低合金高强钢进行对接激光拼焊,研究了不同激光焊接功率和焊接速度下焊接接头的组织演变规律及热冲压成形性能,并对焊接接头的力学性能和硬度进行了分析。结果表明,3种焊接工艺下激光拼焊原板综合力学性能相差较小,由焊接接头造成的伸长率和抗拉强度的损失均在母材的28.3%和9.1%以内。激光焊接后焊缝区均为粗大、高硬度的马氏体结构;两侧热影响区组织主要为铁素体和马氏体,接头未出现明显的软化区。激光拼焊原板拉伸试样均断裂于CR340LA母材区,距离焊缝12 mm左右,且存在焊缝隆起现象。选取焊接功率和焊接速率分别为4000 W和0.18 m·s?1的焊接试样在高温下进行热冲压成形检测,未出现焊缝开裂,热成形后拼焊板具有良好性能,满足汽车激光拼焊板使用要求,拉伸结果表明,试样断裂位置与未热冲压成形前一致,均位于CR340LA母材区,拉伸过程中,焊缝向高强度母材侧偏移,在弱强度母材侧产生应力集中并缩颈断裂。      

铝镁包覆挤压材料界面微观组织与力学性能研究

采用反向挤压技术将AZ31镁合金和纯铝材料在不同温度下挤压形成包覆棒材。挤压过程中纯铝包覆在镁合金外侧,镁铝间形成冶金结合界面,实现了镁铝双金属的复合。挤压完成后使用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱(EDS)分析技术对镁铝包覆挤压合金进行了组织及力学性能分析,重点研究了铝镁合金结合界面处化学成分过渡及相结构的演化与分布,同时采用显微硬度计测试了镁铝结合界面的显微硬度。结果表明,通过反向热挤压工艺可以得到表面光洁、无明显缺陷的铝镁合金包覆挤压制品。在高温高压条件下,镁铝复合金属在界面结合区发生了元素扩散,铝镁合金浓度出现明显的梯度变化,进而在结合界面上发生冶金反应,形成约350μm厚的金属间化合物层,物相分析表明在靠近镁合金基体一侧生成富镁相Al12Mg17,靠近纯铝一侧生成富铝相Al3Mg2,主要为脆性相生成。沿包覆棒材横截面直径方向从边部到芯部进行显微硬度测试,结果表明,该合金包覆型材具有明显的力学不均匀性,在铝镁结合界面处的硬度高于两侧基体材料,其峰值硬度可达HV 200以上,包覆型材在结合界面的组织差异和强度、硬度失配导致结合界面的力学性能急剧弱化,容易产生开裂。     

低合金高强钢激光—电弧复合焊焊缝组织及性能研究

激光—电弧复合焊兼具表面成形较好、熔深较大的特点,在中厚板焊接中获得广泛应用,但激光复合焊时,焊缝冷却速率较快,焊缝淬硬倾向较强,在中厚板低合金高强钢焊接时应用受限.针对宝钢生产的BG890QL低合金高强钢进行激光—电弧复合焊接,研究焊缝组织的淬硬倾向,结果表明:激光—电弧复合焊接接头柱状晶组织特定生长方向明显,但焊缝中心和顶部存在等轴晶.室温和-40℃时,焊缝处的冲击功分别为58 J和40 J,热影响区的分别为147 J和66.5 J,冲击性能均能满足要求.激光—电弧复合焊低合金高强钢可以获得强韧性较好的焊缝及热影响区组织,满足工程应用需求.     

近红外光和蓝光激光焊接Ti/Cu异种金属工艺研究

Ti/Cu异种金属结构能兼具两者优势，满足结构低密度、高比强度和高导热需求。由于Cu等有色金属材料对近红外光(NIR)波长激光的高反性，使近红外波长的激光焊接Ti/Cu异种金属结构存在极大的难度。使用不同波长和多波长复合的激光对TC4钛合金/T2纯铜进行焊接试验，研究激光波长对焊缝结构和性能的影响，并使用3D表面轮廓扫描分析仪、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等设备对焊缝表面形貌和界面显微组织开展评价分析。结果表明：蓝光促进了Cu对激光能量的吸收，使焊缝的结构成型更优。在复合光源偏置光斑的最优焊接参数条件下，获得了最高拉伸强度为204.51 MPa的接头，其平均拉伸强度(196.82 MPa)达到T2 Cu母材(230 MPa)的85.57%。界面分析表明，最优参数下的Cu侧的熔化大于Ti侧，焊缝中以Cu元素为主，仅形成了由Ti扩散导致的12μm厚的金属间化合物层。拉伸断口分析表明，Ti₂Cu,TiCu和TiCu₂等金属间化合物是影响接头力学性能的主要原因。研究所发现的现象对提升Ti/Cu异种金属激光焊工艺的开发及...     

AZ31/1060爆炸复合板界面区组织与性能研究

爆炸焊接是应用爆炸载荷使基板和复板面复合的固相连接技术,将镁合金和纯铝复合形成层状复合材料有望拓宽镁合金的应用。本文通过爆炸焊接成功地实现了AZ31镁合金和1060纯铝的面复合,应用光学显微镜(OM),扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM)及电子式万能试验机和维氏硬度计对AZ31/1060结合界面处的显微组织、成分分布、力学性能进行测试和分析。结果表明,应用爆炸焊接技术可以使AZ31镁合金和1060纯铝的焊合率达到99.4%;结合界面成波形结构,爆炸焊接过程中,界面处发生元素扩散;随着到界面距离的增加,镁合金的显微组织逐渐从形变带过渡到细晶区再转变为拉长晶粒区,远离界面的组织以等轴晶为主;AZ31/1060爆炸复合板抗拉强度为175 MPa,延伸率为3.3%,剪切强度为62.2 MPa,在拉伸断裂过程中镁合金先断裂然后纯铝断裂,结合界面处不发生开裂;界面处镁合金一侧存在高硬度区,厚度约为200μm。     

镁-钢无匙孔搅拌摩擦点焊接头机械连接状态分析

采用无匙孔搅拌摩擦焊对DP600镀锌钢和AZ31镁合金进行点焊搭接试验,利用扫描电镜观察其微观组织,分析拉伸断口推断其断裂过程.结果表明:镁-钢接头成形受转速与轴肩下压量影响敏感,可施焊工艺参数窗口小;在最优工艺参数下,接头成形良好,镁和钢相互嵌入锁合充分明显,具有典型"机械连接"特征;接头宏观形貌上,镁和钢分别呈多钩状互相嵌入对方并呈涡流状缠绕在一起;微观形貌上,由于搅拌针直接穿过钢板,钢侧搅拌针作用部分区域被撕裂与搅碎,镁、钢层叠交错分布,流向性明显,并存在少量由于镁蒸发造成的微观孔洞;拉断试验中,镁、钢分离起始于搅拌区外围不存在机械连接作用的区域,直至裂纹扩展至焊核区镁、钢互相缠绕部分钢的裂纹处,沿裂纹发生撕裂将钢板从镁板上剥离,断后在钢板的搅拌区域形成较大孔洞;接头横截面显微硬度显示,无论镁层钢层,其硬度分布均呈"W"型,符合普遍搅拌摩擦焊接头硬度分布特征.     

焊接功率对TC_4钛合金激光焊接头成形与组织性能研究

通过体式显微组织观察、显微硬度测试和拉伸试验,研究了焊接功率对激光焊接TC_4钛合金成形和力学性能的影响。结果表明,随着焊接功率的进一步增加,观察到激光功率与熔深之间线性关系的变化,深加深和熔宽变宽。不同功率下TC_4钛合金焊接接头的室温平均抗拉强度为762MPa,伸长率为8.1%,比母材的略低,焊接接头系数为0.81,拉伸试样均断在焊缝区域。     

搅拌摩擦焊工艺参数对超薄铝合金板/高强钢搭接焊接头组织及性能的影响

采用复合式搅拌头对0.7 mm厚6010铝合金板和2.0 mm厚DP600钢板进行搅拌摩擦搭接焊,在不磨损搅拌头的同时获得了性能优良的焊接接头。研究了不同焊接工艺参数对铝合金/高强钢焊接接头界面结构及力学性能的影响。结果表明,在搅拌针未进入钢板的情况下,顶锻力是搅拌摩擦焊过程中的关键参数,存在一个实现铝合金/高强钢异种材料搅拌摩擦搭接焊的最小顶锻力。在恒定顶锻力5.0 kN,转速1 200 r/min的焊接条件下得到了最佳性能的焊接接头,拉伸强度达到260 MPa,且断裂发生在铝合金母材区。铝合金/高强钢界面存在一层厚2.0μm的过渡层。     

WYS700钢气体保护焊及激光复合焊试验研究

采用气体保护焊、激光焊以及激光复合焊等焊接方法对WYS700钢进行了试验研究,比较了不同焊接工艺,尤其是激光焊接工艺的焊接接头宏观形貌,并研究了不同焊接工艺下焊接接头的拉伸强度、弯曲性能、组织硬度等力学性能.结果表明:WYS700钢采用合适的焊接工艺,气体保护焊、激光焊及激光+MAG复合焊都能获得成形良好的接头,并且都能有效降低焊接热影响区的软化,获得较好的强度与塑性.激光+MAG复合焊在3 mm规格以上厚板的焊接中更能发挥高效大熔深优势.     

Zr-Ni中间层对TC4钛合金/304SS不锈钢激光焊接头组织性能的影响

钛合金/不锈钢异种金属焊接结构在现代工业应用中日益广泛,但因母材理化性能差异,导致焊接难度大。根据金属元素冶金相容性选用Zr-Ni组合结构设计填充金属,并使用超声波焊接方法制备填充材料。研究Zr-Ni中间层对TC4/304SS Nd:YAG(掺钕钇铝石榴石)脉冲激光焊接金属间化合物(IMCs)生长行为与机械性能的影响,确定填充材料的可行性。通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)分析接头微观结构。使用显微硬度仪及抗拉强度测试评价接头力学性能。表明:在最优参数下TC4/304SS接头无宏观裂纹,沿界面均匀分布的IMCs呈现2层颜色明显不同的组织结构,焊缝生成了FeTi,Fe2Ti和少量Ti5Cr7Fe17IMCs,接头在正应力作用下发生脆性解理断裂;制备的Zr-Ni中间层有效阻隔了母材混合,边界形成的固溶体有助于提高接头强度,同时形成的Zr/Ni IMCs具有延展性,TC4/Zr-Ni/304SS接头抗拉强度达213.7 MPa。所制备的填充层对提升该异种金属接头力学性能和分析其焊缝组织变化具有重要意义。     

Sn-Bi/Cu焊接接头的剪切性能及界面微观组织分析

通过对断口形貌和界面微观组织的观察分析,研究了3种Sn-Bi/Cu焊接接头的剪切断裂机理.结果表明:3种Sn-Bi/Cu焊接接头均在弹性变形阶段断裂,并且均沿Sn-Bi焊料/Cu基板界面处断裂.孔洞降低了3种Sn-Bi/Cu焊接接头的有效连接面积,从而降低了其剪切强度.根据3种Sn-Bi/Cu焊接接头断口形貌,Sn59.9Bi40Cu 0.1/Cu和Sn57.9Bi40Zn2Cu 0.1/Cu焊接接头剪切断裂机制属于准解理、沿晶脆性断裂和韧窝的混合型断裂,而Sn42Bi58/Cu焊接接头剪切断裂机制属于准解理断裂.微观组织分析显示,3种焊料合金焊接接头界面处的金属间化合物层均为连续的Cu6Sn5相.     

粉末烧结对Mg-Sc合金微观组织和力学性能的影响

在惰性气氛下，经500℃烧结2 h和300℃挤压制得镁钪合金，并对其进行微观组织观察和力学性能测试。结果表明：粉末烧结镁钪合金的相组成主要为基体Mg相，未发现Mg-Sc相生成。在粉末烧结过程中，钪元素在镁基体中发生扩散，明显改善界面结合形式，提高了镁钪界面的结合性。当钪质量分数为1.0%时，镁钪合金的伸长率达到10.37%，提高了61%。在拉伸试样断口处发现大量韧窝存在，说明烧结处理可明显提高镁钪合金的韧性。     

DP980钢及DP980钢激光焊接接头的高周疲劳性能

摘要：为了研究DP980钢的高周疲劳性能,采用疲劳试验机对DP980钢和DP980钢激光焊接接头进行高周疲劳试验,得到Basquin方程,并利用光学金相显微镜和扫描电镜进行组织和断口分析。结果表明：DP980钢激光焊接接头的焊缝根部和顶部出现形状凹陷,焊接接头的质量为中等。DP980钢疲劳极限为341MPa,DP980钢激光焊接接头的疲劳极限为148MPa,激光焊接接头的疲劳极限较母材的疲劳极限降低约50%。对于DP980钢而言,铁素体/马氏体晶界是裂纹萌生的主要位置,疲劳断口为准解理断口。对于DP980钢激光焊接接头而言,疲劳裂纹源位于焊缝凹陷处,而非热影响区及母材,疲劳断口为解理断口。DP980钢和DP980钢激光焊接接头的疲劳裂纹扩展区均有明显的疲劳条带,并伴随有二次裂纹。     

TA1/Cu 复合板TIG对接焊接接头组织及性能分析

对TA1/Cu复合板(复层TA1厚2 mm,中间层Cu厚1 mm)进行了钨极氩弧焊(TIG)对接焊,并对接头组织特征开展分析,研究其拉伸力学和显微硬度。结果表明：在焊缝横截面处表现出明显分层,复层TA1和过渡层之间表现出明显冶金结合状态。界面上Ti与Cu形成了极大浓度梯度,界面上Ti浓度梯度显著高于Cu的浓度梯度。TA1侧断口表现出了明显冰糖花样纹路;TA1/Cu界面断裂表现为解理断裂,表明铜层焊缝达到了良好塑韧性。