热处理工艺对M390/304闪光对焊焊接接头微观组织及力学性能的影响

本工作基于提高M390高碳马氏体不锈钢与304奥氏体不锈钢焊接接头的力学性能并且使M390/304焊接接头达到高端刀具的硬度要求，对闪光对焊的M390/304焊接接头进行不同热处理工艺研究。实验采用拉伸、维氏显微硬度测试及扫描电镜(SEM)表征不同热处理工艺的焊接接头的力学性能及微观组织演变，并通过线扫描研究了不同热处理工艺下焊接接头的元素扩散，揭示了不同热处理工艺下焊接接头的断裂机理。研究结果表明，1 150℃空冷热处理工艺为M390/304闪光对焊焊接接头的最佳热处理工艺，对应的抗拉强度和延伸率分别为494 MPa和15.7%,分别比焊态提高了2.7%和182%。延伸率显著提高是由于在1 150℃空冷工艺下焊接接头的元素扩散程度较大，焊缝中化学成分的均匀性得到提高。不同热处理工艺下焊接接头的断裂类型均为脆性断裂，但断裂位置并不相同。断裂位置的变化是由于不同热处理工艺下C、Cr、Ni等元素的扩散程度不同，焊缝中碳化物的尺寸和形貌也不同，导致焊缝中第二相强化作用不同。     

ER50-6焊丝激光焊接Q345B/304异种钢接头组织与性能

目的 研究异种钢激光填丝焊接工艺对焊接组织与性能的影响规律,以降低Q345B/304异种钢激光焊接的成本,扩大异种钢激光焊接的应用范围,使其能够满足使用要求,实现Q345B/304异种钢激光焊接低成本的产业化应用。方法 采用便宜的ER50-6碳钢焊丝代替价格高昂的ER308L不锈钢焊丝以及不锈钢药芯焊丝对Q345B/304异种钢进行激光焊接,主要采用填丝ER50-6焊丝对5 mm厚的Q345B/304异种钢板进行激光焊接,再结合焊缝区、熔合区及热影响区的纳观-微观-宏观多尺度表征和测试结果,研究不同工艺参数下焊接接头的组织与结构,同时结合焊接工艺参数和多尺度的表征结果,研究焊接接头硬度、焊缝中元素分布、物相特征、力学性能的变化规律。结果 当激光功率为4.5 kW、焊接速度为6 mm/s、焊丝直径为1.2 mm、装配间隙为1 mm、送丝速度为2.5 m/min时,焊缝成形最好,且在焊缝中没有出现大量的M23C6和σ等有害相,焊接接头的力学性能等也完全满足使用要求。结论 采用ER50-6焊丝对Q345B/304异种钢进行激光焊接,能够得到完全符合质量要求的焊接接头,且降低了焊接成本。     

304不锈钢焊接接头的耐应力腐蚀性能

碳钢/304不锈钢复合管如果不锈钢钢管的焊接工艺参数不当,焊接接头便容易发生应力腐蚀。采用钨极氩弧焊方法焊接了304不锈钢钢管,通过慢应变速率拉伸和双环动电位再活化试验研究了不同焊接工艺参数焊接接头的耐应力腐蚀性能。结果表明,可有效提高耐应力腐蚀性能的最优焊接工艺:氩气流量为12~15 L/min,焊丝为ER308,焊接电压为50 V,电流为50 A,焊接速度为8~10 cm/min;选择合适的焊丝和降低焊接电流可有效增加304不锈钢焊接接头处的耐应力腐蚀性能。     

铜/钢异种材料等离子弧焊接头显微组织分析

为实现铜/钢异种材料的优质连接,研究了铜/钢焊接接头的显微组织特点及其组成,试验采用LHM-200等离子弧焊系统对紫铜(T2)与不锈钢(304)异种材料进行焊接,然后通过光学金相显微镜及能谱分析仪,观察分析接头显微组织,研究其接头组织结构及组成.研究结果表明:铜/钢异种材料的等离子弧焊焊缝在铜一侧为平直的,而在钢一侧则为半χ型,在铜侧界面形成漩涡状;在焊接接头的形成过程中铜元素的迁移和扩散主要依靠钢液的流动所带动;焊接接头显微组织主要为奥氏体组织,弥散分布着块状和粒状的铜和钢的固溶体组织,和黑色鱼骨状的α相铁素体组织;焊缝区组织主要是以α、γ富铁相和ε富铜相固溶体组织的形式存在.通过实现发现最佳的焊接参数为:保护气流量与离子气流量分别为0.25 L/min和0.75 L/min,焊接电流为65 A,焊接速度为4 mm/s,焊接后的接头抗拉强度能达到174 MPa.     

铜与奥氏体不锈钢异种材料电子束焊接

目的研究不同参数下铜钢电子束异种焊接以获得符合要求的接头质量。方法以无氧高导热铜(OFHC)和奥氏体不锈钢(304)作为研究对象,控制扫描幅值、焊接速度等工艺参数,采用500 Hz真空电子束偏束"O"形扫描焊接的方式进行焊接。结果在电子束偏钢侧0.2 mm,电子束流为17 mA,聚焦电流为501 mA,焊接速度为600 mm/min的参数下,添加半径为1 mm,频率为500 Hz的圆形扫描波得到了抗拉性能为310.9MPa、硬度大于180 MPa的优质焊接接头。结论不同参数下的接头宏观均出现焊缝上表面下陷缺陷,接头铜侧热影响区存在大量颗粒状、块状、条状的铜钢固溶体析出相,接头钢侧热影响区存在宽度随扫描波幅值减小而减小的黑色过渡带。     

添加高熵合金粉末AZ31B镁合金/304不锈钢电阻点焊接头组织和力学性能

以FeCoNiCrMn高熵合金为中间层,获得高质量的AZ31B/不锈钢电阻点焊接头。分析过渡区与两侧母材的反应扩散行为,检测接头性能并优化焊接工艺。结果表明：包含FeCoNiCrMn颗粒的过渡区成功连接镁、钢两母材。镁合金侧界面主要是颗粒周围反应生成的Fe₄Al₁₃金属间化合物;而不锈钢侧边界主要由(Fe,Ni)固溶体和Fe₄Al₁₃金属间化合物两部分组成。拉剪载荷F随焊接电流I和焊接压力P的增加,焊接时间t的延长,呈现出先升高后降低的趋势,在18.2～22.5 kA,15～35周波,2.0～10.6 kN的实验工艺范围内,添加高熵合金镁/钢点焊接头拉剪载荷在3.2 kN以上,最大拉剪载荷为5.605 kN,相比未添加高熵合金镁/钢点焊接头拉剪载荷提高了397%。高熵合金过渡层形成了大量(Fe,Ni)固溶体,减少Fe₄Al₁₃脆性金属间化合物的生成,有效提高了接头的力学性能。     

浓硫酸中304不锈钢焊接接头腐蚀行为的电化学研究

为了给应用于浓硫酸工业生产的304不锈钢管道的防护提供指导,采用电化学阻抗谱法与动电位扫描法研究了304不锈钢焊接接头各个区域在质量分数为98%的浓硫酸中不同温度下的腐蚀行为。结果表明:304不锈钢焊接接头在浓硫酸中的腐蚀形式以点蚀为主。在相同条件的浓硫酸介质中,焊接接头各区域耐蚀性优劣依次为:基材、焊缝、热影响区,焊接过程对不锈钢的腐蚀起到促进作用。随着硫酸介质温度的逐渐升高,基材的钝化膜比较稳定,而焊缝与热影响区的钝化膜会发生破裂;并且各区域的自腐蚀电流与腐蚀速率会逐渐增大,耐腐蚀性逐渐下降。     

粗晶TM52钢结硬质合金的冲击磨料磨损性能研究

系统对比研究了粗晶粒TM52钢结硬质合金与分别采用真空烧结和低压烧结制备的细晶粒TM52钢结硬质合金在不同冲击功工况下的抗磨料磨损性能与行为,并在对磨损面形貌进行电镜观察分析的基础上探讨了粗晶粒TM52钢结硬质合金的磨损机理。研究发现,粗晶TM52合金的抗磨料磨损性能随着冲击功的逐步提高呈现先下降后增强的变化规律,这与其高锰钢基体在高冲击功条件下的高硬化速率及硬化效果更快、更充分有关。相对于细晶粒钢结硬质合金,粗晶粒TM52钢结硬质合金在抗冲击磨料磨损方面具有明显的性能优势,尤其在高冲击功(3~4J/cm~2)条件下,耐磨性能可提高40%~80%。在此工况下磨损机制主要为碾碎性磨料磨损、擦伤式磨料磨损和疲劳磨损,凿削式磨料磨损不明显。     

钎焊参数对Al2O3陶瓷/304不锈钢接头组织和性能的影响

本工作采用Ag-Cu-Ti钎焊了Al₂O₃陶瓷和304不锈钢,分别研究了钎焊温度和保温时间对Al₂O₃陶瓷/304不锈钢接头组织和性能的影响规律。试验结果表明：接头组织为Al₂O₃/Cu₃Ti₃O+TiCu/Ag(s, s)+Cu(s, s)+TiCu/Cu0.8Fe0.2Ti/Fe-Cr/304。当钎焊温度较低、保温时间较短时,Cu₃Ti₃O反应层较薄,Al₂O₃陶瓷与钎缝的结合较弱;在900℃保温10 min时,Cu₃Ti₃O反应层厚度为2.5μm,接头最大剪切强度为130.54 MPa;继续提高钎焊温度和延长保温时间,Cu₃Ti₃O反应层过厚,降低了钎缝的塑性变形能力。Cu₃Ti₃O反应层厚...     

真空保温杯常用材料放气特性研究

材料放气是真空保温杯真空度保持和寿命的重要技术指标。本文利用新型基于转换气路法材料放气率测试系统,对钛合金钢、304不锈钢和银等三种真空保温杯常用材料在室温、200℃、400℃真空条件下的放气率和放气成分等特性进行了研究。结果表明,室温下三种材料的放气率由小到大依次为钛合金钢、304不锈钢和银,放气成分均主要以H₂分子和H₂O分子为主;在温度升高过程中,三种材料放出的H₂O分子含量均会缓慢减少,但是放出的H₂分子含量的变化趋势却有所不同,304不锈钢和银的H₂分子含量随温度升高呈现先增大后减小的趋势,而钛合金钢中H₂分子含量则快速增大。因此,在真空除气工艺中,304不锈钢和银的烘烤温度设置400℃以下即可,而钛合金钢内部H₂分子含量较高,较难除去,除气工艺应高于400℃。     

Fe/Al异质金属接头界面组织演变、生长动力学及力学性能

采用真空扩散连接方法研究Fe/Al异质金属接头界面组织演变规律、金属间化合物(intermetallic compound,IMC)生长动力学及力学性能。结果表明：焊接温度为550 ℃时,接头界面无IMC生成,当焊接温度超过575 ℃时,界面由Fe₂Al₅及少量FeAl₃ IMC构成,且随焊接温度升高IMC层迅速长大。在120 min保温时间条件下,接头剪切强度随焊接温度的升高先增加后降低,当焊接温度为575 ℃时,接头剪切强度达到最大值37 MPa。在550~625 ℃范围内,基于热力学分析得出Fe₂Al₅的吉布斯自由能ΔG_Fe-Al最低,而FeAl₃的ΔG_Fe-Al次之,在接头界面处IMC生成顺序为Fe₂Al₅→FeAl₃。Fe/Al接头界面IMC的生长随焊接温度呈抛物线规律,其生长激活能为282.6 kJ·mol^-1。在575,600,625 ℃条件下,界面IMC的生长速率分别为1.13×10^-14,3.59×10^-14,1.21×10^-13 m²·s^-1。     

SiC陶瓷真空钎焊接头的组织及性能分析

采用BNi-5钎料对SiC陶瓷进行真空钎焊, 获得了力学性能良好的SiC钎焊接头, 并对焊缝的微观结构和形成过程进行了分析。研究结果表明, Ni基钎料与SiC母材发生反应生成层状界面反应层结构, 所形成的SiC钎焊接头钎缝微观形貌可以表述为:SiC母材/石墨+Ni₂Si/Ni₂Si/石墨+Ni₂Si/Cr₃Ni₂SiC/Ni+Cr₃Ni₅Si₂/Cr₃Ni₂SiC/石墨+Ni₂Si/Ni₂Si/石墨+Ni₂Si/SiC母材。所得SiC钎焊接头常温力学性能较好, 平均钎焊接头剪切强度可达到124 MPa。Ni基钎料钎焊SiC陶瓷接头的断裂位置位于钎料与陶瓷基体间的界面反应层, 主要原因是界面反应层中Ni₂Si和Cr₃Ni₂SiC等脆性化合物在钎焊接头拉伸变形过程中会产生应力集中, 在残余钎焊应力的共同作用下钎焊接头发生断裂。     

Zr基大块金属玻璃与304L不锈钢脉冲激光焊接接头微观组织特性

采用脉冲激光的方法实现了Zr_(44)Ti_(11)Ni_(10)Cu_(10)Be_(25)(原子分数,%)大块金属玻璃与304L不锈钢板的焊接。用场发射扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪对焊接接头不同区域的显微结构和化学成分进行了表征。由于冷却速度不同,形成了三个不同的结晶区。接头由部分结晶区(热影响区、焊缝区和304L不锈钢/焊缝区界面)和非晶区(Zr基BMG母材)组成。热影响区出现花瓣状和小颗粒的结晶,X射线衍射图谱中衍射峰强度很小,焊缝区出现一些十字雪花状的结晶,衍射峰对应Zr_2Cu和Zr_2Fe相,而在304L不锈钢/焊缝区界面处XRD图谱中出现大量尖锐的晶体峰。通过计算得到热影响区、焊缝区和304L不锈钢/焊缝区界面三个不同的结晶区的结晶分数分别为1.4%、10.0%、27.4%。焊缝区形成的晶态组织维氏硬度最大。大块金属玻璃与焊缝区之间形成扩散层,表明焊接过程中Zr通过扩散层向焊缝区迁移。     

MB2-LY12扩散焊接头界面组织结构及其形成机制

采用真空扩散焊接技术进行镁合金（MB2）与铝合金（LY12）的焊接,采用超声波无损检测,电子探针、X射线衍射和扫描电镜等手段研究了焊接温度对焊接接头界面附近组织结构的影响,分析了界面反应物的生成机理。结果表明,随着焊接温度的升高,焊接界面的焊合率提高,在焊接压力为3 MPa、保温时间为100 min的条件下,温度升高到480℃完全焊合,在Al侧和Mg侧分别形成了A1（ss,Mg）和Mg（ss,A1）固溶体,焊接界面形成了Al₁₂Mg₁₇、AlMg、Al₃Mg₂三种金属间化合物层,其厚度随着焊接温度的升高而增加,其中AlMg层厚度增长得最快,接头断裂发生在金属间化合物层且呈阶梯状断裂。界面扩散区的形成主要由有效物理接触阶段、固溶体形成阶段、金属间化合物相形成阶段以及金属间化合物增长阶段组成。     

06Cr19Ni10不锈钢/A283低碳钢扩散焊接接头的显微组织和力学性能

采用真空扩散焊接对06Cr19Ni10不锈钢和A283低碳钢进行了扩散连接,并对焊接接头的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明:06Cr19Ni10不锈钢和A283低碳钢扩散焊接接头的抗拉强度和屈服强度随着焊接温度的升高有增大的趋势;当焊接温度为850℃时,焊接接头的断后伸长率和冲击吸收能量达到最大。当Cr23C6析出相的尺寸较大时,将降低扩散焊接接头的韧性,成为导致该焊接接头断裂失效的裂纹源。     

1.4003铁素体不锈钢与Q235-C钢焊接接头的组织和力学性能

采用室温拉伸、不同温度冲击、硬度及金相检验等分析方法对用熔化极混合气体保护焊焊接的1.4003铁素体不锈钢与Q235-C钢焊接接头的显微组织和性能进行了研究.试验结果表明:该焊接接头的抗拉强度与母材相当,焊缝的冲击性能略低于母材,1.4003铁素体不锈钢的热影响区(HAZ)冲击性能较差,焊缝为奥氏体+铁素体双相组织;Q235-C钢的熔合区出现明显界限,1.4003铁素体不锈钢焊接热影响区为晶粒粗大的单一铁素体组织.     

T92/Super304H异种钢焊接接头的性能研究

根据新型耐热钢T92和Super304H钢的焊接特点制定了适宜的焊接工艺,研究了焊制的T92/Su-per304H异种钢焊接接头的力学性能。结果表明,T92/Super304H异种钢接头的各项力学性均能满足使用要求。焊缝金属的韧性远低于T92钢侧热影响区,焊缝金属的结晶形态对焊缝韧性有很大的影响。焊接接头中焊缝金属的硬度值最高,而T92钢侧热影响区硬度最低,并且不同热影响区部位显微硬度变化较大,Super304H钢侧热影响区硬度变化不大。     

Zr基非晶夹层对Al/TA1异种金属电子束焊接头组织和性能的影响

影响钛/铝异种金属电子束焊(Electron beam welding, EBW)接头强度的主要因素是界面处连续分布的脆性Ti-Al金属间化合物(Intermetallic compounds, IMCs)的种类、分布和厚度。本工作针对TA1钛合金和工业高纯Al的EBW,采用厚度为40～45μm的Zr₅₂Cu₃₂Ni₆Al₁₀非晶条带作为预置夹层，分析夹层材料的添加对接头组织和性能的影响。结果表明：异种金属直接焊接时，焊缝组织全部由Ti-Al IMCs组成，厚度为1～1.5 mm,焊接接头的抗拉强度仅为40.5 MPa,呈脆性断裂特征。添加非晶夹层后，在靠近TA1一侧形成一层厚度为3～5μm的连续IMCs层，而靠近Al侧未产生连续反应层，只在熔化区内存在弥散分布的细小IMCs,焊接接头抗拉强度为90.9 MPa,达到Al母材强度的94%左右，拉伸断裂位置位于焊缝附近近Al侧，断口处有明显颈缩现象，呈韧性断裂特征。     

退火温度对无镁La-Y-Ni系A2B7型合金相结构和电化学性能的影响

用XRD、SEM、EDS和电化学测试方法研究了退火温度对A₂B₇型La_0.33Y_0.67Ni_3.25Mn_0.15Al_0.1储氢合金微观组织和电化学性能的影响规律。结果表明, 合金铸态组织由2H-Ce₂Ni₇、3R-Gd₂Co₇、CaCu₅和3R-Ce₅Co₁₉型相组成; 随退火温度(850~950℃)升高, Ce₂Ni₇型主相丰度和晶胞体积逐渐增加, 至950℃退火后, CaCu₅和Gd₂Co₇型相基本消失, 主相Ce₂Ni₇型相丰度和晶胞体积均达到最大值; 退火温度≥950℃时, Ce₂Ni₇型和Ce₅Co₁₉型相丰度分别又有所减少和增加。950℃退火合金具有较低的放氢平台压(1.92~8.70 kPa)和较高的电化学放电容量(371 mAh/g), 经100次充放电循环后其容量保持率S₁₀₀达到89%。退火合金电极的HRD性能均得到不同程度的提高, 其中950℃退火合金具有最佳的大电流放电性能(HRD₉₀₀=83.4%)。氢在合金中的扩散是影响其高倍率放电性能的控制因素。     

不锈钢与渗碳钢惯性摩擦焊接头的组织与性能

目的 研究0Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢与20CrMnMo渗碳钢的惯性摩擦焊焊接接头的组织与力学性能。方法 通过金相、能谱分析、显微硬度、拉伸试验对焊接接头进行组织与力学性能分析。结果 焊接试样上0Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢一侧飞边尺寸比20CrMnMo渗碳钢一侧飞边小;焊接接头熔合区仅为50 μm,熔合线附近元素扩散层很窄,其中0Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢仍为奥氏体组织,20CrMnMo钢组织由铁素体与珠光体转变为马氏体与索氏体,20CrMnMo一侧热力影响区组织为细小的片状珠光体与铁素体;焊缝区的显微硬度为358HV,高于2种母材;焊接接头抗拉强度大于590 MPa,断后伸长率大于32%,断裂位置均在0Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢母材一侧。结论 采用惯性摩擦焊工艺可实现不锈钢与渗碳钢的高强连接。