相变-扩散钎焊工艺焊接接头缺陷分析

相变-扩散钎焊是作者提出的一种将相变超塑性扩散焊与扩散钎焊结合起来的新型复合工艺，它具有所需温度循环次数少(与相变超塑性扩散焊相比)、高温停留时间短但扩散效率高(与扩散钎焊相比)、改善热影响区组织(与弧焊和扩散钎焊相比)等优点。针对其典型接头的界面接合形貌及缺陷，采用扫描电镜及能谱仪进行了分析。结果表明，界面接合良好，未观察到片状夹杂物、气孔及未焊合。而缺陷具有如下主要特点：存在于距离界面内部有一定距离的残留中间层内，并不在界面上；并非夹杂而是孔洞；尺寸远小于晶粒尺寸；稀疏且错落排列。分析认为该孔洞是由母材溶解到中间层中带来的碳还原母材与中间层氧化物所产生的CO气孔。     

相变-扩散钎焊新工艺接头性能及主组元扩散行为

提出了一种相变超塑性扩散焊与扩散钎焊结合起来的复合工艺-相变-扩散钎焊(T／DB)，以低碳钢为母材，镍基非晶箔带(BNi2)为中间层，在更高峰值温度(1200℃)下试焊。结果表明，尽管高温停留时间短，且循环次数仅3次，仍获得了合格的接头，能谱分析可知焊后残留中间层中心区Fe含量高达约60％—70％；扩散入母材的Ni主要存在于母材的层片状珠光体区域，表明Ni在母材内的扩散通道优先选择含有大量相界面的区域进行扩散，将相界扩散分为动态相界扩散与静态相界扩散；论证了T／DB工艺中的高效扩散与相界扩散密切相关。     

预置中间层的相变超塑性焊接新工艺及其接头组织

提出了一种新型焊接工艺——预置中间层的相变超塑性焊接工艺(TsBI)，工艺要求在待焊母材间预置入中间层材料；在循环加热时，峰值温度须同时大于母材的相变温度及中间层的液相线．实验以低碳钢为母材，以镍基非晶为中间层．实验规范为：峰值温度1050℃，下限温度400℃，压力18MPa，循环次数15次.接头的拉伸性能及组织测试表明，新工艺具有界面无残留空洞、焊合率高、循环次数少、生产率高、接头强度高且稳定、对循环次数不敏感等优点．同时TSBI工艺的接头组织获得了跨越界面的共同晶粒，近缝区组织以细小的块状铁素体为主，但有少量魏氏组织．     

金属基复合材料钎焊与液相扩散焊焊接区增强体/基体界面演变行为及其对接头强度的影响

综述了金属基复合材料中增强体／基体（R／M）界面接合类型，对比了焊接条件下与制备条件下R／M界面结合特征的差别。据此首次提出将界面分为一次界面与二次界面的分类方法；进而提出了钎焊与液相扩散焊热循环中R／M界面演变行为模式，即一次界面的损伤／解体与二次界面的重建。讨论了R／M界面演变行为及其对接头强度的直接与间接影响。     

相变超塑性焊接接头应力场的有限元分析

首次在弹粘塑性模型的基础上,建立了相变超塑性焊接的力学模型,通过对接头界面应力场的分析,提出工艺参数对接头焊接质量的影响规律。     

Ti/Cu/Ti火焰加热扩散钎焊界面组织分析

用保护膜防护，并施加一定压力可实现Ti／Cu／Ti氧-乙炔焰加热扩散钎焊。通过BSE(背散射电子衍射)、EDS(电镜线扫描)、拉伸试验等测试手段对Ti／Cu／Ti钎焊接头组织、成分及结合强度测定的结果表明，在试验温度下，接头中Cu、Ti之间发生了剧烈的扩散。加热温度为840-870℃时，钎缝界面中部组织由Cu4Ti与Cu(Tj)固溶体组成，结合强度较高。加热温度为870-900℃时，钎缝界面中部组织由CuTi与Cu4Ti Cu(Ti)固溶体组成，结合强度较低。钎焊结合强度与加热温度相关。     

电子束焊-钎焊复合焊T形接头组织性能分析

实现了TA15钛合金T形接头的电子束焊-钎焊复合焊接.采用扫描电镜、能谱分析仪和X射线衍射分析仪等测试手段,对接头的微观组织形貌、元素成分分布和界面反应产物等进行分析研究.并分别对复合焊接头和电子束焊接头的弯曲性能进行了比较分析.结果表明,在适当的工艺条件下,可以实现TA15钛合金T形接头的电子束-钎焊复合焊接.在电子束焊缝和钎焊缝的界面处存在Cu,Ni元素的扩散和界面反应.复合焊接头的塑性要优于电子束焊,其所承受的最大压强略低于电子束焊.     

T91/12Cr2MoWVTiB异种钢管TLP接头组织及断口形貌

用FeNiCrSiB非晶合金箔作中间层,在大气环境下用氩气保护,采用瞬时液相扩散焊(TLP)双温工艺和传统的TLP工艺对T91/12Cr2MoWVTiB异种钢管进行连接,测试了常温下接头的力学性能,用扫描电镜分析了其弯曲断口形貌及接头界面的显微特征。结果表明,T91/12Cr2MoWVTiB异种钢TLP双温工艺有利于提高接头组织性能,形成的界面模糊,起始断裂区形貌为韧窝,扩展区断口为解理断裂,没有明显的二次裂纹。     

液-固扩散焊复合连接Ti(C,N)与40Cr的界面行为与接头强度

通过预置Ti/Cu非对称中间层对Ti(C,N)基金属陶瓷与40Cr钢进行了液-固扩散焊复合连接试验,重点研究了界面组织、接头强度及其影响因素.结果表明,通过预置Ti/Cu非对称中间层液-固扩散焊,能够分别实现Ti(C,N)基金属陶瓷与铜箔,以及铜箔与40Cr钢之间的冶金结合;Ti(C,N)基金属陶瓷界面物相呈梯度分布,形成Ti(C,N)基金属陶瓷/TiAl₂/Ti₂Cu/TiCu/铜箔结构;Ti(C,N)基金属陶瓷一侧靠近界面区域存在较大的焊接残余拉应力,以及脆弱的TiAl₂金属间化合物层,是制约焊接接头强度的关键因素;单纯以铜箔为中间层,采用常规固相扩散焊连接Ti(C,N)基金属陶瓷,即使在加热温度1223 K、压力20 MPa条件下,也难以实现Ti(C,N)基金属陶瓷与铜箔的有效连接.     

再加热对Fe3A1/18-8扩散焊界面附近组织结构的影响

Fe3A1/18-8扩散焊界面不均匀地分布着第二相析出物,特别是交界面处连续分布的析出相族可能直接诱发裂纹,是引起接头失效的重要因素.对Fe3A1/18-8扩散焊接头进行再加热,采用扫描电镜、能谱分析、X射线衍射等对析出相及界面相结构进行分析.结果表明,再加热后界面析出相细化且形状规则,均匀分布于Fe3A1/18-8界面,析出相族消失.界面附近的显微硬度降低,不存在高硬度脆性相.     

Ti／Al扩散焊的接头组织结构及其形成规律

以TA2和L4为焊接材料进行扩散焊，结合剪切断口形貌，XRD分析，SEM分析和接头强度测试，研究了Ti／Al扩散焊的接头形成规律。结果表明，接头形成过程包括互扩散形成冶金结合、冶金结合区生成新相、新相颗粒长大连接成片层、新相片层按照抛物线规律生长4个阶段。TiAl3是扩散反应的初生相，且在较长时间内是唯一生成相。它的生成具有一定延迟时间tD，tD受温度影响很大。接头强度取决于扩散区中冶金结合的程度及界面结构，在TiAl3新相连接成片层之后，接头强度达到甚至超过L4型Al母材。接头剪切断裂发生在界面扩散区的Al侧或Al母材内部。     

铝基陶瓷增强复合材料的钎焊及扩散焊

由于陶瓷增强相与金属基体合金性能的巨大差异,造成铝基陶瓷增强复合材料的焊接困难较大.在各种焊接方法中,钎焊和扩散焊是铝基陶瓷增强复合材料焊接比较常用的方法.本文研究了钎料和中间层合金与铝基复合材料的润湿机理,介绍了颗粒增强铝复合材料的超声波钎焊、真空钎焊、无夹层液相扩散焊、冲击扩散焊和瞬时液相扩散连接等焊接新工艺,对这些焊接工艺的原理与特点进行了探讨.     

Ta/Cu真空扩散焊工艺及界面研究(英文)EI北大核心CSCD

研究了工艺参数对Ta/Cu真空扩散焊的影响。利用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、显微硬度等测试方法对结合面微区进行了分析。结果表明:采用真空扩散焊工艺,在焊接压力为10 MPa及焊接时间为60 min的工艺参数下,界面孔洞随着焊接温度的升高而减少,在焊接温度达到1000°C时,结合面内孔洞基本消失,结合面扩散区域宽度为3～5μm;加工硬化导致硬度升高,焊合区的硬度值要比未焊合区的硬度值稍高。     

相变扩散连接界面生成金属间化合物的数值模拟

在异种材料扩散连接的接头中,当界面上有脆性的金属间化合物产生时,接头往往表现出较差的力学性能。因此,从扩散连接的生产应用及扩散连接的理论研究出发,研究扩散连接接头的界面金属间化合物的生成规律,进而对其控制,是有着非常重要的现实意义的。扩散连接界面上金属间化合物的生成及成长机制是受扩散控制的反应扩散机制,而相变扩散连接中往往还伴随着相变,因此相变扩散连接的界面反应机制更为复杂。本文根据相变扩散连接的     

瞬间液相扩散焊与钎焊主要特点之异同

从焊接进程、凝固、氧化物的破碎、中间层与钎料的区别、接头组成、脆性相的形成与消除、压力的作用、接头强化机理等方面总结分析了瞬间液相扩散焊与钎焊的区别。强调指出了下述关键点 :(1)中间层的选取是获得两种不同焊接方法接头的首要前提 ;(2 )在钎焊中侧重点是润湿性 ,它是保证接头获得一定强度的首要前提与主要手段 ;(3 )在瞬间液相扩散焊过程中 ,除了润湿性之外 ,更为关注的是降熔元素的扩散。中间层中降熔元素向母材的持续扩散是TLP接合中液态区增宽、破碎氧化膜、等温凝固、均匀化现象的本质原因 ;降熔元素向母材的充分扩散及由此而出现的中间层成分的合理改变是TLP焊接成败的命脉     

钛合金与不锈钢的超塑性扩散连接研究

采用镍箔作为中间过渡层,在真空下对TC4钛合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢进行了微细晶超塑性扩散连接。通过扫描电镜、X射线衍射及剪切强度试验等方法,对连接接头进行了微观分析和剪切强度测试。结果表明:采用镍箔作中间过渡层,能有效地防止铁与钛、碳间的相互扩散和迁移,避免界面上更多的金属间化合物产生,从而提高了接头性能。在连接温度为790℃、连接压力为3MPa,连接时间为30min的条件下,可获得钛合金与不锈钢的牢固连接,接头剪切强度可达131.1MPa,且试样无明显变形。     

扩散连接界面物理接触行为的动态模型

通过把连接初期可能存在的不影响连接进程的空洞排除掉，并把中间层与屈服极限较小的母材一体化，提出了既能真实反映实际表面几何形状及连接时表面间的接触几何特性，又能简化紧密接触与接合面积数学处理过程的扩散连接接头接触界面几何模型。分析了扩散连接过程的重要阶段-物理接触阶段，并建立了相应的接合面积计算模型。利用此模型可以很好地解释扩散连接接头界面不同区域接合强度不同的现象。模型显示，在扩散连接的物理接触过程中，不同区域的接合能力不同，剪切应力对促进界面空洞的塑性变形及弥合发挥着非常重要的作用。     

异种钢材的恒温超塑性扩散焊工艺

探讨了利用恒温超塑性实现Ｗ６Ｍｏ５Ｃｒ４Ｖ２钢和４５１风的扩散焊接的可行必琢影响因素。通过电镜分析以及蜀机处显微硬度等的测试,对超塑性焊接接头及其界面组织进行了观念与分析。试验表明,经超细化预处理后的Ｗ６Ｍｏ５Ｃｒ４Ｖ２钢与４５钢,在变形温度Ｔｓ＝７５０℃～７８０℃、预压应力σ０＝８０～１００ＭＰＡ,压接前保温时间ｔ＝－１０～１５ｍｉｎ及接头强度达到母材（４５钢）的超塑性扩散焊接。     

LF6铝合金的超塑性和扩散连接的组合工艺

研究了ＬＦ６铝合金的超塑性和扩散连接组合工艺，试验结果表明；预先采用变形再结晶的方法细化材料的晶，并有效地去除铝合金的致密氧化膜，即可成功地实现铝合金的ＳＰＦ－ＤＢ组合工艺。利用电子探针从微观观察了扩散连接接头的界面扩散行为，并首次从机理上分析珥金属的超塑性和扩散连接两种工艺之间的内部联系。