LF2铝合金与Q235钢加入中间Cu层电子束焊接接头组织及形成机理

对2mm厚的LF2铝合金和Q235钢平板试件进行了加入中间过渡层金属Cu的电子束对接焊接试验,利用光学金相、扫描电镜及能谱分析等方法研究了接头各区域的组织结构和成分分布。结果表明,接头可分为三个焊缝组织区域,其中靠近钢侧的焊缝区主要为Fe基固溶体,并含有少量金属间化合物;靠近铝侧的焊缝区为含有Fe-Al系及Al-Cu系金属间化合物的Al基固溶体;焊缝中部区为呈层带状分布的多种Fe-Al以及Al-Cu脆性金属间化合物混合区。     

包覆钎料铝-钢螺柱焊接头组织及性能

采用包覆钎料感应加热方法,以AlSi钎料作为焊缝填充金属,对Q235钢螺柱和6061铝合金进行钎焊.利用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析等表征方法,对接头的组织、成分和相组成等进行了分析.结果表明,AlSi钎料与铝母材反应充分,Si元素扩散至铝母材形成针叶状的共晶组织,焊缝近钢侧生成一条狭窄连续的Fe-Al金属间化合物,并沿垂直于铝基体的方向生成出胞状晶,金属间化合物层由Fe2Al5和FeAl3的混合相组织组成.力学性能测试表明,接头的抗剪强度最大为65 MPa,近钢侧金属间化合物的显微硬度值较高,接头断裂在金属间化合物区域,属于延性断裂.     

30CrMnSi/Cu/V/TC4电子束焊接试验研究

使用Cu/V中间层实现了30CrMnSi合金钢与TC4钛合金的电子束焊接,探究了接头组织和性能特征。结果表明,通过添加Cu/V过渡层金属可以避免Ti-Fe元素的直接混合反应生成脆硬的金属间化合物。焊缝不同区域分布着不同组分及性能的特征相,靠近钢侧焊缝为偏聚形成的富Fe相与富Cu相,靠近钛侧焊缝在形成Ti-V固溶体的同时也形成了少量Ti-Cu金属间化合物。接头的抗拉强度最高为418 MPa,接头失效于焊缝与30CrMnSi母材界面处的熔合线位置。     

钢侧偏束电子束焊接纯铝/Q235异种金属接头试验

采用钢侧偏束电子束焊接方法对铝/钢异种金属接头进行了连接,对接头组织和相组成进行了分析,并对接头抗拉强度进行了了测试.结果表明,钢侧结合良好,焊缝组织均匀,铝侧熔合区存在过渡层,其内有金属间化合物层存在.适当的钢侧偏束量能够提高接头强度,在文中试验范围内,在偏束量为0.5 mm时获得了相对最高的抗拉强度69 MPa.金属间化合层的存在弱化了接头强度,断裂呈脆性特征.     

银中间层对钢/铝激光双道焊接头组织与性能的影响

对钢/铝接头直接采用激光焊接时,接头极易产生脆性Fe-Al金属间化合物.针对该问题,采用激光双道焊接方法研究了银中间层对304不锈钢/6061铝合金焊接接头微观组织及力学性能的影响.结果表明,预置银为中间层,采用双道激光焊接工艺,焊后接头成形良好;组织分析表明,焊缝区域明显分为靠近铝侧的区域A和靠近钢侧的区域B,区域A由富银相和富铝相混合组成,区域B由纯银(区域B1)和奥氏体相(区域B2)组成.此外,焊缝中未出现脆性Fe-Al金属间化合物.力学性能测试结果显示,断裂发生在接头处的纯银区,抗拉强度为175.59 MPa,断后伸长率约为3％.     

TC4/Ta-W合金异种金属电子束焊接

对TC4/Ta-W合金电子束焊接进行了研究,采用偏向钽钨合金一侧进行焊接的方式进行分析.电子束焊接接头成形良好,在一定偏束量时焊缝中Ta和W元素含量较高,焊缝组织为以β钛为基的固溶体组织,无脆性化合物生成,存在富钽区和贫钽区.焊缝中元素分布不均匀,在偏束量为0.6 mm时焊缝中含钛相对较多,约为60%,而钽钨母材熔化相...     

Cu基药芯焊丝TIG焊TA1/Q235B接头微观组织和显微硬度

利用Cu基(Cu-Cr-Co-Ni)药芯焊丝对TA1/Q235B异种金属对接与搭接接头进行了TIG焊接试验. 通过SEM、EDS和XRD对接头微观组织进行了详细分析,通过显微硬度测试了接头的硬度分布. 结果表明,采用Cu基药芯焊丝进行TA1/Q235B TIG焊接,对接和搭接均得到了无缺陷的接头. 两种接头的焊缝与母材界面处组织分布类似,其中TA1侧主要由β-Ti固溶体、FeTi和CuTi₂化合物组成;Q235B侧主要由Fe,Cu基固溶体和Fe₂Ti化合物组成. 对接焊缝主要由Cu基固溶体,CuTi,FeTi,Cu₄Ti,τ₂和τ₃金属间化合物组成,而搭接焊缝主要由Cu基固溶体、τ₂和Cu₄Ti组成. 对接接头的平均硬度为449 HV0.1,搭接接头的平均硬度为335 HV0.1.     

Cu/Ti电子束叠加焊接对金属间化合物层的影响(英文)

对QCr0.8/TC4进行电子束焊接,研究焊缝中金属间化合物层(即IMC-layer)对接头力学性能的不利影响,提出利用电子束二次叠加焊接方式来改善接头性能的思路。结果表明,对中焊时在铜侧熔合线处形成的金属间化合物层,偏铜侧焊接时在钛侧熔合线处形成的金属间化合物层,是接头中的薄弱环节。利用电子束叠加焊接方式,须合理设计焊接顺序。先进行对中焊,再利用偏铜侧焊接,可将第一道焊缝形成的金属间化合物层破碎重熔,形成组织较好的化合物层,改善接头的力学性能。接头的抗拉强度为276.0MPa,达到了母材强度的76.7%。     

2205双相不锈钢与Q235A异种金属焊接接头的组织与性能

采用钨极氩弧焊(GTAW)打底,焊条电弧焊(SMAW)填充和盖面的焊接方法,分别以ER2209焊丝和E2209焊条作为填充材料对2205双相不锈钢和Q235A异种金属的焊接进行了研究。对获得接头进行拉伸强度和显微硬度测试,发现拉伸试样断裂位于强度相对较低的Q235A母材一侧,在接头区域Q235A母材与焊缝金属交界面处的硬度值较高;金相组织观察显示,在接头的Q235A与焊缝金属侧分别存在脱碳层与增碳层,这是由于焊接过程中碳元素发生迁移的结果;利用扫描电镜观察接头断口形貌,接头呈明显的韧性断裂;对接头焊缝金属区进行X射线衍射相结构组成测定,未发现焊缝金属区中存在有害相析出,表明获得接头的质量良好,完全能够满足实际工程结构的使用要求。     

5A02/0Cr18Ni9异种金属电子束焊接接头组织与性能

对5A02防锈铝与不锈钢0Cr18Ni9进行了电子束焊接,分析了接头成形、显微组织、力学性能与断口特征.结果表明,铝、钢的对中焊接头中生成了大量的脆性Fe-Al金属间化合物,未能实现有效连接.偏束焊接头成形总体较好,两母材实质为熔—钎连接,铝—钢界面上生成了一层厚度为1.5μm的化合物层,X射线衍射分析结果显示化合物层由FeAl,FeAl3与FeAl6等相混合组成.熔—钎焊接头最高抗拉强度达136MPa,为铝母材强度的62.7%,断口呈现出脆性断裂与韧性断裂的混合特征,接头的断裂发生在化合物层及其附近的铝焊缝区域.     

基于单片机控制的Q890D钢/6061铝合金MIG焊接头组织与性能

选取TI公司开发的MSP430F149单片机为控制核心的MIG焊过程控制系统,研究焊接电流、焊接速度、焊接方向&焊枪角度和钢侧坡口角度等对Q890D钢/6061铝合金焊缝成形的影响,并在优化焊接工艺下分析焊接电流和焊接速度对Q890D钢/6061铝合金MIG焊接头界面区组织和接头力学性能的影响。结果表明:Q890D钢/6061铝合金适宜焊接方向为右焊法,适宜的焊枪角度为10°,适宜的钢侧坡口角度为45°,焊丝位置宜处于钢侧坡口中部,适宜的焊接电流和焊接速度分别为105 A和50 cm/min;不同焊接电流和焊接速度的Q890D钢/6061铝合金MIG焊接头的断裂位置都处于界面区,而MIG焊过程中界面区形成的靠近钢侧的(Fe,Cu)2Al5和靠近铝侧的(Fe,Cu)4Al13相的双层金属间化合物层结构有助于改善焊接质量。     

铝合金/镀锌钢板Nd:YAG激光+MIG电弧复合热源熔-钎焊接头的组织与性能(英文)

基于铝合金和镀锌钢在熔点上的差异,以ER4043(AlSi5)为填充材料,采用大光斑Nd:YAG激光+MIG电弧复合热源焊接工艺实现两者的熔-钎焊接,研究熔钎焊接头组织和性能。铝合金/镀锌钢板熔钎焊接头分为熔焊接头和钎焊缝两部分,熔焊缝组织由α(Al)等轴晶和晶界上短棒状的Al-Si共晶组织组成,焊趾处的富锌区为α-Al-Zn固溶体和Al-Zn共晶组织。钎焊缝为Fe-Al金属间化合物层,厚度为2~4μm,金属间化合物包括FeAl2、Fe2Al5和Fe4Al13,其中FeAl2和Fe2Al5位于近钢侧的紧密层,而Fe4Al13则呈舌状或锯齿状向熔焊缝内生长。接头抗拉强度随着焊接电流和激光功率的增大呈先增大后减小的趋势,最高可达247.3 MPa。拉伸断裂位置一般位于熔焊缝的熔合区,为以韧性断裂为主的混合断裂。接头内硬度的最大值位于钎焊缝处,然后分别沿着两侧钢板和铝合金熔焊缝逐步降低。     

铝合金/镀锌钢板脉冲MIG电弧熔-钎焊接头组织与性能

采用数字化脉冲MIG焊机,以ER4043焊丝为填充材料.实现了6013-T4铝合金薄板与镀锌钢板的熔-钎焊接,研究了焊接热输入对接头组织和性能的影响,结果表明,在熔-钎焊接头熔化焊缝焊趾处存在主要由Zn-Al共晶体、富A1的α固溶体和Fe3Al组成的富Zn区:钎焊界面上的Fe-Al金属间化合物层厚度在1.05-4.50μm之间.且随焊接热输入的增加而增大.Fe-Al金属间化合物呈"锯齿"或"舌"状向焊缝内生长,主要为FeAl₂,Fe₂Al₅和Fe₄Al₁₃.随着焊接热输入的增大,熔-钎焊接头的抗拉强度先增大而后减小.在850 J/cm的热输入下达到229 MPa,拉伸后在铝合金焊接热影响区发生断裂,为塑韧性断裂;当焊接热输入较小时接头在钎焊界面断裂,属于脆性断裂.     

超窄间隙焊接Q235/1Cr18Ni9Ti异种钢接头组织及力学性能

超窄间隙焊接厚壁异种钢具有高效、低成本、接头力学性能优良的独特优势.文中研究了Q235/1Cr18Ni9Ti异种钢超窄间隙焊接接头的微观组织及力学性能.结果表明,打底焊的熔池以FA模式凝固,凝固组织为细小的奥氏体等轴晶及少量枝晶状铁素体.填充焊和盖面焊在靠近熔合过渡区的熔池区域以AF模式凝固,凝固组织为奥氏体胞状晶及胞状晶间铁素体,在远离熔合过渡区的熔池区域则以FA模式凝固,凝固组织为奥氏体柱状树枝晶及少量骨架状铁素体.异种钢超窄间隙焊接接头的抗拉强度和弯曲性能优良,Q235一侧HAZ未出现软化,熔合过渡区及其一侧HAZ的韧性优于焊缝区.     

低碳钢与不锈钢焊接接头弯曲性能的分析

通过对Q235-B和316L异种钢I形和Y形坡口埋弧焊对接接头Q235-B一侧熔合区显微组织和元素分布及显微硬度的观测和分析,指出了在碳素结构钢与不锈钢异种金属的焊接接头中,碳素结构钢一侧出现硬而脆的熔合区;提出了减小熔合区的宽度是提高异种钢焊接接头抗弯曲性能的关键.此外研究了不同焊接工艺对焊接接头抗弯曲性能的影响机制,采用小尺寸的Y形坡口和使用含镍量高的焊丝,既有效地减小了熔合区的宽度,提高了异种钢焊接接头的抗弯曲性能,避免在对接接头双面埋弧焊时发生烧穿焊接缺陷.     

Dissimilar metal joining of aluminum alloy to galvanized steel with Al-Si, Al-Cu, Al-Si-Cu and Zn-Al filler wires

Aluminum alloy sheets were lap joined to galvanized steel sheets by gas tungsten arc welding (GTAW) with Al-5% Si, Al-12% Si, Al-6% Cu, Al-10% Si-4% Cu and Zn-15% Al filler wires. Different amounts of Si, Cu and Zn were introduced into the weld through different filler wires. The effects of alloying elements on the microstructure in the weld and tensile strength of the resultant joint were investigated. It was found that the thickness of the intermetallic compound (IMC) layer decreased and the tensile strength of the joint increased with the increase of Si content in the weld. The thickness of the IMC layer could be controlled as thin as about 2 μm and the tensile strength of the dissimilar metal joint reached 136 MPa with Al-12% Si filler wire. Al-Si-Cu filler wire could result in thinner interfacial layer than Al-Cu filler wire, and fracture during tensile testing occurred in the weld for the former filler wire but through the intermetallic compound layer for the latter one. A Zn-rich phase formed in the weld made with Zn-15% Al filler wire. Moreover, the Zn-Al filler wire also generated thick interfacial layer containing a great amount of intermetallic compounds and coarse dendrites in the weld, which led to a weak joint.     

Effect of welding speed on microstructural and mechanical properties of laser lap weld joints in dissimilar Al and Cu sheets

Conventional fusion welding of aluminium and copper dissimilar materials is difficult because of poor weldability arising from the formation of brittle intermetallic compounds on the weld zone as well as different chemical, mechanical and thermal properties of welded joints. Joining of Al and Cu plates or sheets offers a metallurgical challenge due to unavoidable formation of brittle intermetallic compounds. Therefore, it is necessary to effectively suppress the formation and growth of Al–Cu intermetallic compounds. For welding of dissimilar Al and Cu sheets, no systematic work has been conducted to reduce these defects. Thus, this paper focuses on the effect of welding speed on the quality of a lap weld joint in the Al and Cu sheets with a single mode fibre laser. It was found that consequently sound strong weld joints could be produced by suppressing the formation of intermetallic compounds in the interface zone at extremely high speeds.     

TA2/ Co13Cr28Cu31Ni28/ Q235脉冲TIG焊接头组织与性能

针对钢与钛之间因物化性能差异大,焊接过程易产生大量金属间化合物而难以实现可靠连接的问题,依据焊缝金属固溶高熵化思路,选用Co₁₃Cr₂₈Cu₃₁Ni₂₈高熵合金作为中间过渡层对TA2钛和Q235钢进行脉冲钨极氩弧焊,并对Co₁₃Cr₂₈Cu₃₁Ni₂₈高熵合金及接头的组织和性能进行分析研究. 结果表明,Co₁₃Cr₂₈Cu₃₁Ni₂₈主要是双相面心立方结构,分别为富Cu的晶间和晶内面心立方结构,强度和塑性良好;焊接接头两部分焊缝均成形良好,无气孔、裂纹等缺陷,焊缝组织均为简单的固溶体结构,Q235侧焊缝主要为面心立方结构相,TA2侧焊缝主要由简单的体心立方结构和面心立方结构相构成,以体心立方结构相为主;焊接接头抗拉强度为224 MPa,在TA2侧靠近高熵合金的熔合线处断裂,主要由于生成了脆性的Cr₃O₈,断口有较多韧窝和一部分解理面,为混合断裂,表现出一定的韧性断裂特征.