钛/钢异种金属激光焊接接头微观组织及数值模拟研究

为实现TC4钛合金与316L不锈钢异种金属的优质连接,采用Cu作为中间层进行激光焊接。研究表明,采用Cu中间层能够有效抑制界面脆性Ti-Fe金属间化合物的产生。随着焊接速度的增加,接头强度显著提高,TC4钛合金与焊缝界面主要为连续的Ti-Fe化合物层和非连续的Ti-Fe、Ti-Cu化合物层,厚度约为60μm。有效地降低了接头脆性、抑制裂纹,缓解了接头应力,能够获得良好的钛/钢异种金属激光焊接接头。     

钛合金/不锈钢冷金属过渡焊接头组织及性能

采用铜基填充金属对TC4钛合金、304不锈钢进行冷金属过渡焊接,分析了钛合金/不锈钢接头的界面组织、力学性能及腐蚀性能.结果表明,采用冷金属过渡连接方法实现了TC4钛合金和304不锈钢的焊接.钛合金/不锈钢接头主要由焊缝金属、不锈钢-铜焊缝界面和钛合金-铜焊缝界面组成.钛合金/不锈钢接头的拉剪强度为306 MPa.由于...     

钛合金/铜-镍/不锈钢焊接接头的组织与性能

采用铜-镍复合填充金属进行了钛合金和不锈钢的冷金属过渡焊接,借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪研究铜-镍复合填充金属对钛合金/不锈钢焊接接头微观组织和力学性能的影响.结果表明,添加铜-镍复合填充金属后得到了无焊接缺陷的钛合金/不锈钢焊接接头.接头中形成了硬度相对Ti-Fe,Ti-Cu金属间化合物较低的TiNi金属间化合物,改善了钛合金/不锈钢焊接接头的拉伸性能.当焊接电流为182 A时,钛合金/不锈钢接头的拉剪强度最大为348 MPa.钛合金/不锈钢接头由不锈钢-焊缝金属界面、不锈钢-纯镍-钛合金界面、钛合金-焊缝金属界面和焊缝金属组成,接头中形成了Ti-Cu,Ti-Ni,Al-Cu-Ti和Al-Ni-Ti-Fe-Cu金属间化合物.随着焊接电流的增大,钛合金侧界面反应层的显微硬度逐渐增大,且反应层的宽度也逐渐变宽.     

SUS301L 薄板不锈钢脉冲激光焊接头的组织特点与硬度分布

采用铜-镍复合填充金属进行了钛合金和不锈钢的冷金属过渡焊接,借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪研究铜-镍复合填充金属对钛合金/不锈钢焊接接头微观组织和力学性能的影响. 结果表明,添加铜-镍复合填充金属后得到了无焊接缺陷的钛合金/不锈钢焊接接头. 接头中形成了硬度相对Ti-Fe,Ti-Cu金属间化合物较低的Ti-Ni金属间化合物,改善了钛合金/不锈钢焊接接头的拉伸性能. 当焊接电流为182 A时,钛合金/不锈钢接头的拉剪强度最大为348 MPa. 钛合金/不锈钢接头由不锈钢-焊缝金属界面、不锈钢-纯镍-钛合金界面、钛合金-焊缝金属界面和焊缝金属组成,接头中形成了Ti-Cu,Ti-Ni,Al-Cu-Ti和Al-Ni-Ti-Fe-Cu金属间化合物.随着焊接电流的增大,钛合金侧界面反应层的显微硬度逐渐增大,且反应层的宽度也逐渐变宽.     

TC4/TA17异种钛合金激光焊接接头显微组织和力学性能

研究TC4/TA17异种钛合金激光焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明,TC4/TA17异种钛合金激光焊接头焊缝的显微组织为片状α′马氏体,TC4侧靠近母材的热影响区和TA17侧靠近母材的热影响区只发生α相向β相转变,TC4侧靠近焊缝的显微组织为残余α相+针状α′马氏体,TA17侧靠近焊缝的显微组织为残余α相+片状α′马氏体。TC4/TA17异种钛合金激光焊接头的显微硬度呈不对称分布,焊缝的显微硬度最高,TA17母材显微硬度最低。TC4/TA17异种钛合金激光焊接接头断裂在TA17母材,断口呈现韧性断裂形貌。     

TC4/TA15异种钛合金激光焊焊缝的显微组织和高温力学性能（英文）

研究不同焊接工艺参数条件下TC4/TA15异种钛合金激光焊接接头的显微组织和高温力学性能。结果表明:TC4/TA15异种激光焊焊缝熔合区由含针状α’马氏体的粗化β柱状晶组成,热影响区主要由初始α相和β转变相组成,TA15侧热影响区的宽度窄于TC4侧热影响区的宽度。TC4/TA15异种接头的屈服强度和抗拉强度随温度的升高而降低,高温拉伸强度从高到低的顺序为TA15母材>异种接头>TC4母材,800°C时塑性变形程度最高。TC4/TA15异种接头横截面的最高显微硬度位于焊缝中心,热处理后接头的显微硬度整体降低,但硬度分布特征未发生改变。异种接头的高温拉伸断裂均发生在TC4母材侧,并在拉伸过程中发生明显颈缩,微观断口呈现韧性断裂特征。     

铝合金/不锈钢双光束激光深熔焊接接头组织及力学性能

采用双光束光纤激光热源对1.5 mm厚5083铝合金和1.8 mm厚304不锈钢异种合金搭接接头进行了激光深熔焊接工艺实验,研究了光束相对位置对接头焊缝成形、界面组织及接头力学性能的影响.结果表明,在无任何填充材料条件下,采用双光束激光进行铝合金/不锈钢异种合金激光深熔焊接能够获得良好的焊缝表面成形,小能量分光束在前的接头界面金属间化合物(IMC)厚度相对较薄.接头界面纳米硬度测试结果表明,IMC层平均硬度为9.61 GPa,且明显高于不锈钢母材(4.12 GPa)和铝合金母材(1.09 GPa).接头拉伸断裂于铝合金/不锈钢IMC界面层.小能量分光束在前的接头获得机械抗力大于分光束在后的接头.     

TiNi合金/TC4钛合金异种材料超声波焊接接头界面研究

采用超声波焊对镍和纯铝作为过渡中间层材料的TiNi记忆合金和TC4钛合金异种材料进行焊接。研究了不同过渡层材料下接头宏、微观形貌和组织特征。结果表明,添加镍和铝做中间层的接头,焊缝结合界面平整,铝中间层接头界面附近材料的变形大于镍中间层,且有大量铝被挤出界面。添加镍做中间层材料的结合面位置处晶粒变细变小,甚至出现超细晶粒,而铝的结合面处晶粒细化不明显。     

Al73-Si10-Ni9-Ag8粉末填充材料对TC4钛合金/2A14铝合金电弧熔钎焊接头性能的影响

为了促进TC4钛合金/2A14铝合金复合构件在工业中的应用,采用TIG电弧熔钎焊的方法,通过添加Al73-Si10-Ni9-Ag8粉末填充材料,以3 mm厚TC4钛合金板和2A14铝合金板为试验材料,研究了粉末填充材料对焊接接头力学性能的影响。结果表明:采用110A的焊接电流时,焊缝表面成形良好,当添加粉末填充材料后,接头平均抗拉强度由未添加时的216. 7 N/mm~2上升为238. 9 N/mm~2,接头中金属间化合物层厚度由未添加粉末填充材料时的10μm降为7μm,且Ti-Al金属间化合物种类以及TiAl_3相含量减少,对提高接头强度起到促进作用。     

电镀阻隔层对钛/钢电子束焊接接头性能的影响

采用电子束熔化焊、电子束阻隔焊和电子束阻隔熔-钎焊方法来实现钛合金与不锈钢异种金属之间的连接。研究发现钛合金与不锈钢连接界面处产生的脆性金属间化合物是影响接头性能的关键因素。采用电子束直接熔化焊和阻隔熔化焊钛合金和不锈钢时,接头界面会产生贯穿性裂纹导致焊缝直接断裂。电子束阻隔熔-钎焊中利用熔化的不锈钢润湿未熔化的钛合金母材,并采用Ag、Cu作为中间层添加元素,在结合界面处形成了很好的阻隔屏障,减少了Ti/Fe界面的金属间化合物的产生,减缓了应力,实现了钛合金与不锈钢的冶金结合,接头抗拉强度约为100 MPa。电子束阻隔熔-钎焊得到的钛合金/不锈钢异种金属焊接接头焊缝正反面成形良好,X射线探伤未发现裂纹和气孔缺陷。     

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...     

Influence of Vanadium Element on Microstructure of Electron Beam Welded Titanium Alloy to Stainless Steel Joint

Electron beam welding experiments of titanium alloys with different vanadium content to stainless steel,as well as alpha titanium to stainless steel using vanadium sheets as filler metal and transition portion were carried out.Microstructures of the joints were examined by scanning electron microscope.The properties were evaluated by microhardness and tensile strength.It was shown that electron beam welding is not feasible due to the brittle Ti-Fe intermetallics with high hardness.Increase of vanadium content in base metal can restrain but can’t avoid the formation of cracks.When vanadium content was too large,the joint was embrittled by FeTi compound with supersaturated V and also cracked after welding.Crack free joint was achieved by using vanadium transition portion which can prevent the contact of Ti and Fe elements.However,the formation of brittle σ intermetallics reduced the tensile strength of the joint,only up to 134MPa.     

Effect of laser offset on microstructure and mechanical properties of laser welding of pure molybdenum to stainless steel

Direct welding of Mo and stainless steel is exceptionally difficult due to intrinsic brittleness of Mo and the formation of brittle Fe-Mo phases. To explore the feasibility of welding of Mo and stainless steel, the laser offset method was used in this study. Experimental results show that the offset of the laser beam toward stainless steel has a positive effect for the quality of Mo/Fe dissimilar joint. As the laser beam shifts from the Mo side to the stainless steel side, the formation of welding defects and Fe-Mo intermetallic compounds (IMCs) are effectively restricted because of the decrease amount of molten Mo. The decrease of Fe-Mo IMCs contributes to the reduction of hardness in the joints. With an increase of laser offset, the thickness of Fe-Mo IMCs layer decreased, consequently the tensile strength of joints increased first and then decreased in the laser offset range of 0.2–0.5 mm. The highest tensile strength of the joints is 290 MPa at the laser offset of 0.3 mm. All joints failed in the Fe-Mo IMCs layer with brittle fracture mode during tensile tests, indicating the weakest zone of the joint was Fe-Mo IMCs layer. A sound weld of Mo and stainless steel can be obtained if an appropriate thickness of Fe-Mo IMCs layer is produced by adjusting the laser offset.     

钛合金与不锈钢真空热轧连接界面微观结构及性能

完成了TC4钛合金与304不锈钢的直接真空热轧连接,连接界面微观结构的研究结果表明,当压缩率20%,轧制速度0.038 m/s时,轧制温度800℃时连接界面存在未连接的孔洞,轧制温度850℃时连接界面形成了三层金属间化合物层,其中富铬层硬度约为母材钛合金硬度的2倍,轧制温度900℃时连接界面产生了金属间化合物层之间或金属间化合物层与母材之间的开裂现象.轧制温度850℃时接头抗拉强度最高,可达77.33 MPa.拉伸试样均为脆性断裂,不锈钢一侧的断口存在γFe,Cr,Fe₂Ti,σ和Cr₂Ti.     

脉冲宽度对超薄TiNi/不锈钢激光焊接头TiNi侧界面的影响

添加Ni做为填充材料是抑制TiNi/不锈钢异种材料激光焊接头裂纹从而实现其良好连接的方法之一,但填充金属Ni与母材TiNi合金的成分差异会形成界面区,焊接热输入对界面区的组织形貌有很大的影响,进而会影响整个接头的力学行为。本文在厚度为0.2mm的TiNi合金/321不锈钢异种材料激光微焊接时,预置Ni做为填充材料,获得了TiNi合金/Ni/321不锈钢激光焊接头,研究了激光脉冲宽度对焊接接头TiNi侧界面的影响。结果表明,不同脉冲宽度下,TiNi合金侧界面区均由宽度不等的TiNi共晶层和TiNi₃金属间化合物层组成;随着脉冲宽度的增加,TiNi共晶层平均宽度逐渐减小,TiNi₃金属间化合物层平均宽度逐渐增加;界面区显微硬度随脉冲宽度的增加逐渐升高。TiNi母材熔化量和Marangoni流动的改变是影响接头该侧界面区宽度及显微硬度的主要原因。     

添加QCr0.8阻隔层的钛/钢电子束焊接接头组织与性能

采用1.5 mm厚QCr0.8铬青铜作为阻隔层进行了TA15钛合金与304不锈钢的电子束焊接,重点分析了焊接接头的横截面形貌、微观组织和力学性能。结果表明,焊缝中存在约0.5 mm宽的未熔QCr0.8阻隔层,实现了Ti元素与Fe元素的物理隔离,避免了Ti-Fe化合物的形成。铜/钢侧焊缝由铜基固溶体与铁基固溶体组成。而钛/铜侧焊缝中V元素的加入很好地抑制了Ti-Cu界面化合物的大量生成,焊缝组织由铜基固溶体、(Ti,V)基固溶体及少量Ti-Cu化合物组成,提高了该区域的强度和塑性。未熔铜阻隔层在热作用下发生软化,接头拉伸断裂发生在未熔的QCr0.8上,接头抗拉强度为293 MPa,为塑性断裂模式。     

采用铌中间层的钛合金与不锈钢的真空热轧连接界面的显微组织及性能

进行了钛合金与不锈钢采用铌中间层的真空热轧连接实验,分析了连接界面的显微组织及性能。结果表明,采用铌中间层能够明显提高接头的塑性。当压缩率为25%,轧制速度为38 mm/s,热轧温度为800°C和900°C时,不锈钢与铌的连接界面没有明显的金属间化合物层;当热轧温度为1000°C和1050°C时,不锈钢与铌连接界面形成Fe-Nb金属间化合物层,并且当热轧温度为1050°C时在金属间化合物层与不锈钢之间出现开裂。铌与钛合金连接界面的扩散层厚度随着热轧温度的升高而增大。热轧温度为900°C的连接接头的拉伸强度可达-417.5MPa,拉伸试样断裂于铌中间层,断口呈塑性断裂特征。热轧温度为800°C的热轧过度接头分别与钛合金和不锈钢进行TIG焊接,TIG焊后热轧过度接头的拉伸强度可达-410.3 MPa,拉伸试样断裂于铌中间层,断口呈塑性断裂特征。