2024铝合金超声辅助钎焊接头的微观组织演变及力学性能

对低温下采用Zn-5Al钎料超声辅助钎焊2024铝合金进行研究。在温度为400℃时,采用功率为200W、振幅为15μm、频率为21kHz的超声对试样实施连接。采用超声波来加速Al从母材到焊缝的溶解,从而改变接头的微观组织。同时,通过增加超声时间来降低接头中共晶组织的含量。当超声振动时间从3s增加到30s时,焊缝中共晶相的含量从12.9%减少到0.9%剪切强度提高了20%,并且,当超声振动时间为30s时,接头的剪切强度达到最大为149-153MPa。为了研究接头力学性能的变化,测试了接头中各相的弹性模量和硬度,同时分析了不同超声振动时间下的接头断口形貌。     

超声波辅助钎焊镁铝异种金属接头微观组织研究

铝合金和镁合金都具有密度小,比强度高等优点,在航天、航空等行业得到了广泛的应用。但这两种金属焊接时极易生成脆性的金属间化合物,使其很难获得性能优良的接头。在钎焊时,如何选择钎料避免有害金属间化合物的生成,是获得铝/镁异种金属优质接头的关键。为此本文选用了Sn基和Zn基两种钎料,在大气下采用超声波辅助钎焊技术进行了6063铝合金/AZ31B镁合金的焊接,通过OM、SEM以及EDS能谱对比分析了两种钎料钎焊接头组织。实验结果表明,采用Sn基钎料,钎焊接头不会生成Mg-Al脆性金属间化合物,钎缝中会溶解Al元素,Al元素以Al基固溶体相和Ag（Al）相形式存在于钎焊接头中,并且在超声波作用时间达到4.5s时,Al元素均匀分布在整个钎缝中。采用Zn基钎料,钎焊接头中有大量脆性Mg/Al金属间化合物生成,同时在钎缝组织晶界处有第二相低熔点Sn颗粒的弥散分布。     

高硅铝合金真空钎焊接头组织与性能测试研究

选用Cu箔、Zn及BA188SiMg片状钎料作为填充金属,采用真空加热方法进行高硅铝合金的钎焊连接,并对接头进行光学金相、显微硬度、扫描电子显微等测试、分析、研究。结果表明：3种钎料钎焊高硅铝合金,通过凝固、结晶等过程形成冶金结合,生成共晶体和固溶体组织,形成可靠的连接接头,外观良好。     

Al/Zn-3Al/Al超声波辅助钎焊接头焊合率及显微组织

采用固定间隙超声波辅助无钎剂钎焊方法制备了Al/Zn-3Al/Al钎焊接头,并研究了超声振动时间、超声振动功率以及钎焊温度对接头焊合率和显微组织的影响. 结果表明,液相钎料与母材间的冶金结合首先发生在接头的边角处,随着超声振动时间的延长或功率的增加,冶金结合区域逐步向接头的中心蔓延;当超声振动功率高于210 W,超声振动时间长于2 s时,接头能获得优良的焊合率;接头的钎缝层主要由Zn-Al共晶相和α-Al相组成,升高钎焊温度或延长超声振动时间均会增加钎缝层中α-Al相的含量,其机制主要归因于超声空化效应对母材的溶蚀作用.     

铝合金与不锈钢接触反应钎焊接头微观组织分析

采用Ag-Ni复合镀层,在钎焊温度580℃,保温时间1～20min的条件下,对6063铝合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢进行了接触反应钎焊试验,初步分析了接头的微观组织及镀Ni层的作用效果.结果表明,在钎焊时间较短时,钎缝主要由Al(Ag)固溶体与Ag-Al化合物构成;钎焊时间超过20min,Ag-Al化合物含量显著增加,镀Ni层对防止生成Al-Fe脆性金属间化合物的作用效果减弱.     

纳米颗粒复合钎料搅拌辅助低温钎焊接头力学性能

采用搅拌辅助低温（半固态区间）钎焊技术,成功制备了低银钎料和纳米复合钎料钎焊接头。研究表明,在低银钎料中加入纳米Ni颗粒,能提高钎料的润湿性和填缝能力,Ni与Cu6Sn5生成孔洞状的化合物(CuxNi1-x)6Sn5及低温搅拌形成的微孔成为界面原子的扩散通道,使其界面IMC厚度都明显高于相同工艺下低银钎料钎焊接头。添加纳米颗粒后,钎料的抗拉强度较基体提高了15.7%,剪切强度较基体提高了22.9%,钎料及其接头由脆断向韧性断裂转变。在钎剂辅助基础上施加搅拌,其复合钎料接头抗拉强度和剪切强度分别较基体钎料的接头提高了32%和24%,相当甚至优于复合钎料本身的抗拉强度和剪切强度     

不锈钢TIG熔钎焊接头微观组织及力学性能

采用高温铜基S211和S201焊丝对不锈钢进行了TIG熔钎焊试验,运用OM,SEM,EDS分析了接头微观组织,通过拉伸试验评定了接头力学性能.结果表明,不锈钢接头具有熔焊与钎焊的双重性质,不锈钢上部靠近电弧区熔化,存在一个α ε相熔合区;下部不锈钢未熔,为钎焊结合;焊缝基体为Fe在Cu中的过饱和固溶体相,基体上存在大量尺寸不等的α ε相高温颗粒,焊缝区上部含高温颗粒多,下部含量少.两种接头均断裂于焊缝区,S211焊丝接头强度要高于S201焊丝,分别达到498.33 MPa和476.67 MPa,而S201焊丝接头的断后伸长率要高于S211焊丝,分别为19.6%和13.8%.     

Al-12Si自钎剂钎料烧结温度对3003铝合金钎焊接头性能的影响

采用热压烧结法制备了Al-12Si自钎剂钎料,对不同烧结温度下钎料的钎焊接头力学性能和显微组织进行了研究.结果表明:在烧结温度为460℃时,自钎剂钎料钎焊3003母材的接头抗拉强度达到最大值67 MPa;自钎剂钎料钎焊接头截面上的显微硬度分布不均匀,且钎缝的整体显微硬度高于两侧母材的显微硬度;烧结温度大于440℃的钎料的钎焊接头均匀饱满,钎料扩散较为充分,钎缝中心处主要是由α-Al固溶体和树枝状、针状Si相组成.     

TC4/Ti60合金钎焊接头界面组织及力学性能

采用TiZrNiCu非晶钎料实现了TC4和Ti60异种钛合金的真空钎焊连接,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等分析手段研究了钎焊工艺参数对接头界面组织结构及力学性能的影响. 结果表明,TC4/TiZrNiCu/Ti60钎焊接头的典型界面结构为:TC4/α-Ti+β-Ti+(Ti,Zr)2(Ni,Cu)/Ti60. 随着钎焊温度升高或保温时间延长,片层状α+β相逐渐填充整条钎缝,(Ti,Zr)2(Ni,Cu)相含量减少且分布更加均匀. 接头室温抗拉强度随钎焊温度或保温时间的增加均先增大后减小,在990 ℃/10 min钎焊条件下所获接头抗拉强度达到最大为535.3 MPa. 断口分析结果表明,断裂位于钎缝中,断裂方式为脆性断裂.     

AZ31镁合金搅拌摩擦点钎焊接头微观组织和力学性能

研究了几种钎料及硬质相(锌钎料、锡钎料及SiC硬质相颗粒)对镁合金搅拌摩擦点钎焊接头微观组织、剪切力及硬度分布的影响。结果表明,加入锌钎料时,钎料能充分与母材发生冶金反应,生成MgZn2硬质相,焊核区的硬质相阻碍了金属的塑性流动,且在钎焊区会形成较大的钎焊界面,焊接接头剪切力从3．5 kN提升到了5．8 kN,且焊接接头具有较高的硬度。     

Microstructure and mechanical properties of Al-10Si alloy modified with Al-5Ti

The microstructure, fracture morphology and mechanical properties of Al-10 Si alloy modified with Al-5 Ti were analyzed and tested by optical microscopy, scanning electron microscopy, and universal electronic testing machine. Compared with unmodified Al-10 Si alloy, the area fraction of α-Al phase in Al-10 Si alloy modified at 740 °C increased first and then decreased with the increase of added amounts of Al-5 Ti, and reached the maximum when the added amount of Al-5 Ti was 0.5 wt.%. When the modification temperature increased from 700 to 740 °C with Al-5 Ti being fixed at 0.5 wt.%, α-Al dendrites were refined obviously and the area fraction remarkably increased. Compared with unmodified Al-10 Si alloy, the ultimate tensile strength and elongation of the alloy modified at 740 °C with 0.5 wt.% Al-5 Ti increased by 9% and 49%, respectively. The fracture surface of modified alloy predominantly exhibited ductile fracture.     

往复挤压Mg-4Al-2Si合金的显微组织与高温力学性能

研究了往复挤压Mg-4Al-2Si合金的显微组织与高温力学性能。结果表明,往复挤压可显著细化Mg-4Al-2Si合金的组织,随着挤压道次的增加,基体晶粒与Mg2Si相颗粒不断细化,其中,基体晶粒由于动态再结晶而细化。挤压8道次时,基体晶粒和Mg2Si颗粒的平均尺寸分别由铸态的45μm和20μm减小至1.5μm和1.3μm;但是,当挤压道次为11时,基体晶粒与Mg2Si相颗粒均出现粗化现象。往复挤压可使合金的高温力学性能大幅度提高,挤压8道次时,高温屈服强度最高,为197 MPa;挤压11道次时,高温抗拉强度最高,为256 MPa,与铸态高温强度相比,分别提高了163.9%和239.7%。合金的高温强化机制为Mg2Si颗粒的弥散强化作用,高温拉伸断裂形式为微孔聚合型韧性断裂。     

2195铝锂合金超声TIG焊的组织与性能分析

采用了普通TIG焊和超声复合TIG焊对2 mm厚度的2195铝锂合金进行了平板对接焊,并对两种焊接接头的显微组织和力学性能进行了研究. 结果表明,由于超声的作用效果,超声TIG焊的焊缝具有更加致密的组织,熔合区附近的等轴细晶区区域较宽;拉伸性能测试表明,超声TIG焊接头具有较高的拉伸性能,接头强度系数比普通TIG焊提高6.7%,断后伸长率提高1.36%,拉伸接头均断裂在热影响区硬脆的晶界相内,显微硬度测试表明超声TIG焊接头受热影响软化区域较窄.     

Ti-6Al-4V合金手工TIG焊接头的显微组织及力学性能

系统地研究了Ti-6Al-4V合金TIG焊接头的显微组织及力学性能,通过一系列的试验,摸索出一套使接头力学性能处于最佳状态的焊接工艺参数及其相应的显微组织状态.     

Mg-5Al-0．8Ca-0．2La-xSr合金的显微组织及高温力学性能

采用真空熔化、精炼和无氧化重力铸造工艺,制备了不同Sr含量的Mg-5Al-0.8Ca-0.2La镁合金试样.研究了Sr对该镁合金的显微组织、室温与150～200 ℃温度区间内力学性能的影响.结果表明:基体合金组织除含α-Mg相外,主要由骨骼状和条状的Al2Ca相、点状的Al11La3颗粒相以及少量的β-Mg17Al12相组成;Sr的加入显著细化了基体合金的显微组织,抑制β-Mg17Al12相的析出,并在晶界上析出Mg-Al-Sr三元耐热相,提高了合金的高温力学性能;随着Sr含量的增加,虽然合金的室温抗拉强度和伸长率呈下降趋势,但合金的高温抗拉强度(σb)和屈服强度(σ0.2)得到明显提高;当Sr含量在0.5%时,合金的综合力学性能最佳.     

Mg-5.5Al-0.5Y-xSm合金的显微组织和力学性能

采用XRD、OM、SEM和EDS等手段研究了Mg-5.5Al-0.5Y-xSm(x=0~2.0%)合金的显微组织和力学性能。实验结果表明,加入适量的Sm后,合金晶粒和Al2Y相得到细化,Mg17Al12相数量减少,同时基体中出现高熔点相Al2Sm相。随着Sm含量的增加,合金的室温(25℃)和高温(150℃和175℃)力学性能先升高后降低,且在Sm含量为1%时达到最佳。     

紫铜感应钎焊接头组织及性能

以紫铜板材为对象,利用Sn-58Bi和Sn-0.7Cu钎料对紫铜进行感应钎焊实验,保温不同的时间,采用光学显微镜、显微硬度计、接合强度测试仪等方法对钎焊接头进行组织分析和性能测试。结果表明,利用Sn-58Bi和Sn-0.7Cu钎料和感应钎焊技术可以实现紫铜的连接。Sn-58Bi感应钎焊接头界面处均形成了一层薄而连续的金属间化合物Cu6Sn5。随着保温时间的增加,焊缝中富Bi相逐渐减少。Sn-0.7Cu钎料接头的显微硬度在保温时间为10 s时最大。随着保温时间的增加,金属间化合物层厚度逐渐增加,接头强度随之降低。     

Microstructure and high temperature mechanical properties of laser rapidly formed Ti-6Al-4V alloy

Several tensile samples were prepared using laser rapid forming （LRF） with Ti-6Al-4V alloy as powder material, and the samples were annealed. The microstructure and high temperature mechanical properties of laser formed Ti-6Al-4V alloy through annealing treatment were investigated. The short-term and long-term tensile tests at 350 ℃ were performed. The results show that the microstructure of LRF samples consists of the large columnar prior β grains which grow epitaxially from the substrate along the deposition direction. There are Widmanstaitten a laths in prior β grains, but a laths in annealed microstructure are coarser, and their aspect ratio is lower than that in as-deposited microstructure. In addition, the prior β grain boundary is also coarsened and broken off through the annealing treatment. The high temperature mechanical properties of the annealed LRF samples exceed those of casting alloy significantly, especially the stress-rupture lifetime reaches 661.7 h even while the test stress increases from initial value of 490 MPa to the final stress of 800 MPa gradually.     

SiCp/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si复合材料的显微组织及室温力学性能

研究了多层喷射沉积SiCP/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si复合材料通过挤压后再轧制以及模压致密后再轧制的显微组织特点及其室温力学性能。通过金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜观察在加工过程中复合材料的显微组织,分析显微组织密度对室温力学性能的影响。结果表明：通过挤压后再轧制以及模压后再轧制的SiCp/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si复合材料具有突出的室温性能,其中通过挤压后轧制板材的室温抗拉强度（σb）达555 MPa,模压后轧制得到的板材室温抗拉强度（σb）达620 MPa;分析认为其突出的室温性能主要得益于复合材料中的颗粒状SiC的颗粒增强以及材料中弥散析出的Al13（Fe,V）3Si相、喷射沉积工艺得到基体材料的细小晶粒（约800 nm）、通过大量变形形成晶粒内和晶界附近的位错缠结以及喷射原始颗粒边界氧化皮的破碎而产生的强化。