AZ31Mg/6061Al超声波焊接及其界面性能分析

镁和铝合金在现代工业中应用越来越广泛,但是其焊接性能差。超声波焊接作为一种固态连接方法在焊接镁铝异质合金方面具有其优越性。研究不同焊接工艺参数组合对AZ31Mg/6061Al异质合金超声波焊接界面性能的影响机制。采用正交试验结合回归分析建立回归方程并优化设计AZ31Mg/6061Al异质合金超声波焊接参数;利用显微硬度计、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、 X射线衍射仪(XRD)和3D景深显微分析等研究了接头的界面反应行为和结合性能。结果表明:在最佳参数下(功率WP=1400 W,时间t=700 ms,压力WF=1145.11 N)接头实现有效结合,连接面出现机械互锁并伴有少量不连续的金属间化合物(IMC)层,拉伸时失效形式为具有一定延性的Al侧断裂,拉剪力达1007 N;在高频振动和高应变率作用下加速了界面元素的互扩散速率;当焊接参数为功率WP=1600 W,时间t=900 ms,压力WF=1145.11 N时IMC层厚度达23μm;这种连续的IMC层由Al_(12)Mg_(17)和Al_3Mg_2两种脆性相组成,析出顺序为Al_(12)Mg_(17), Al_3Mg_2,其中Al_3Mg_2具有更快的长大速度。IMC层是降低Mg/Al异质接头综合机械性能的主要因素。     

Sn-Bi/Cu焊接接头的剪切性能及界面微观组织分析

通过对断口形貌和界面微观组织的观察分析,研究了3种Sn-Bi/Cu焊接接头的剪切断裂机理.结果表明:3种Sn-Bi/Cu焊接接头均在弹性变形阶段断裂,并且均沿Sn-Bi焊料/Cu基板界面处断裂.孔洞降低了3种Sn-Bi/Cu焊接接头的有效连接面积,从而降低了其剪切强度.根据3种Sn-Bi/Cu焊接接头断口形貌,Sn59.9Bi40Cu 0.1/Cu和Sn57.9Bi40Zn2Cu 0.1/Cu焊接接头剪切断裂机制属于准解理、沿晶脆性断裂和韧窝的混合型断裂,而Sn42Bi58/Cu焊接接头剪切断裂机制属于准解理断裂.微观组织分析显示,3种焊料合金焊接接头界面处的金属间化合物层均为连续的Cu6Sn5相.     

锆微合金化铸态镍铝青铜的组织与性能

通过硬度测试、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射物相分析(XRD)、均匀腐蚀和电化学腐蚀实验以及微动摩擦实验等分析手段,研究了锆微合金化铸态镍铝青铜的硬度、组织、均匀腐蚀性能、电化学腐蚀性能和摩擦磨损性能。结果表明:与未微合金化铸态镍铝青铜(Cu-8.87Al-5.22Fe-4.48Ni-1.08Mn-0.53Zn)相比,锆微合金化铸态镍铝青铜(Cu-9.92Al-5.24Fe-4.43Ni-1.07 Mn-0.52Zn-0.045Zr)的相组成没有显著变化,都由α相、β相(高温相)和κ相(包括κI,κII,κIII和κIV)组成,但α相、κIII相和κIV相显著细化。锆微合金化铸态镍铝青铜的硬度由HV212.1提高到HV229.3,比未微合金化铸态镍铝青铜高8.1%,晶粒细化且呈弥散分布是硬度提高的主要原因。由于腐蚀优先发生在共析区域(α+κIII相)内,组织细化降低了该区域腐蚀长通道产生的概率,使得锆微合金化铸态镍铝青铜在3.5%NaCl水溶液中的均匀腐蚀速率和电化学腐蚀速率分别降低到0.022954754和0.26193 mm·a-1(分别降低了5.3%和8.45%);硬度提高、组织细化以及位错强化作用使得锆微合金化铸态镍铝青铜的摩擦系数降低到0.022(降低了12.7%)。     

锆钛镍锰合金分解氢中甲烷的性能研究

氚化甲烷是含氚气体中典型的氚化物杂质,具有化学活性低、难分解的特点.采用含甲烷浓度为1.01％和0.2％的氢气,并控制气体流速0.1～1 SLM、反应温度500～700℃,对ZrTiNiMn合金的甲烷分解能力进行测试.采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等手段分析研究了合金使用前后的表面形貌...     

钨镍(W-Ni)的焊接性能及工艺

异种金属的有效连接在高新技术领域具有实际意义,采用电阻点焊方法焊接稀有金属钨片和镍丝.用SEM,HRTEM表征焊接接头的组织形貌,用拉伸试验机测定焊接件的抗剪切力.采用如下焊接工艺:第一阶段:预压力是100 N,使钨镍良好接触;第二阶段:保持预压力不变,施以预热电流1.1KA,400 ms,然后再施以焊接电流1.7KA...     

热障涂层与镍基高温合金界面的互扩散行为

综述了热障涂层(TBC)系统的3界面,即陶瓷层/热生长氧化膜(TGO)界面、TGO/粘结层界面及粘结层/基体界面,在高温服役条件下氧化和互扩散行为的研究现状;分析、讨论了控制界面反应和互扩散的3种方法,包括添加Pt/Hf等合金元素、施加界面扩散障及开发新粘结层.指出:粘结层的性能优劣是控制TGO防护性及界面互扩散从而延长TBC使用寿命的关键,而在多种改善TBC界面互扩散方法中,尤以美国和日本科学家研发的连续拓扑密堆积(TCP)型σ相扩散障(如Re-Ni、Ir-Ta及Ni-Hf等)的性能最优;同时指出采用含Pt-Hf的γ-γ'相合金、或与基体同成分的纳米晶涂层作为新粘结层来控制界面互扩散也有望获得进一步发展.     

钒/镍离子掺杂LiFePO4的制备及其电化学性能

以水/乙醇作溶剂,采用溶剂热法制备合成了钒/镍离子掺杂的锂离子电池正极材料LiFePO4,利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对试验所得样品进行物相和形貌分析,通过恒流充放电测试仪以及电化学工作站对样品的电化学性能进行了研究.结果 表明:掺杂钒和镍离子后样品的充放电电压平台差均比未掺杂样品小,当钒离子掺杂量1...     

高频焊接油管试制及其性能影响因素分析

采用2种J55级钢带(A钢带：高含量碳锰;B钢带：低含量碳锰)对高频焊接(HFW)油管进行了试制,并通过光学显微镜、力学分析等方法研究了钢带的成分和性能对最终管体性能的影响。研究结果表明,钢带中高含量C和 Mn元素使 A钢带屈服强度升高,制管过程中由于加工硬化的影响,进一步增加了钢管的力学性能,因此由A钢带试制的 HFW油管(A钢管)屈服强度超标,同时高含量C、Mn元素导致焊缝质量降低。采用适当降低C、Mn等强化元素的钢带试制的 HFW油管质量良好,性能完全符合 API SPEC 5CT规范要求。     

热效应作用下SnAgCu基钎焊接头界面化合物生长机制

通过用扫描电镜（SEM）观察经恒温时效和热循环后Sn4.7Ag1.7Cu/Cu钎焊接头的组织,结合能谱（EDS）分析,研究接头在恒温时效和热循环过程中组织变化,结合热力学和扩散理论,建立金属间化合物生长物理模型,探究接头中金属间化合物形成机制。研究结果表明,再流焊后Sn4.7Ag1.7Cu/Cu界面优先生成焓变较高的Cu₆Sn₅化合物,并以吉布斯自由能较低的笋状分布;随着恒温时效的进行,接头中Cu原子由铜母材向钎料中扩散,Cu₆Sn₅化合物逐渐长大延伸,并趋于平直,Cu₃Sn化合物逐渐形成并生长;热循环条件下,热效应作用有利于Ag₃Sn颗粒的粗化和快速生长,但是界面近域反常长大的Ag₃Sn颗粒反过来又阻止了Cu₆Sn₅化合物的增长,使得局部的Cu₆Sn₅化合物到热循环后还保持着笋状形态,易在笋状根部的凹槽处产生应力集中而出现微裂纹并逐渐扩展,不利于焊点的可靠性。     

镍基高温合金液相扩散焊接头组织及性能

镍基高温合金GH4413在高温下具有较为优异的高温持久强度和抗蠕变性能,在航空发动机和各种工业燃气轮机中得到广泛应用。以BNi 2作为填充合金材料使用液相扩散焊对GH4413合金进行了连接,研究了在焊接温度分别为1 030和1 080 ℃、保温时间分别为30和60 min等不同焊接参数下GH4413镍基高温合金的接头微观组织、成分分布和显微硬度。扫描电镜(SEM)以及能谱分析结果表明,当焊接温度为1 080 ℃、保温时间为60 min 时,钎缝组织中形成了性能良好的固溶体,且随着焊接温度的升高和保温时间的延长,钎缝的宽度增加,钎料元素向母材中的扩散深度逐渐增加,在母材近缝区形成了金属间化合物。     

锆合金的织构及其对性能的影响

锆合金被广泛应用于核反应堆中，作为燃料元件的包壳材料或堆内结构部件，织构会影响其众多的应用性能，因此织构的研究及控制在锆合金的开发利用中具有重要作用。综述了，锆合金塑性变形的滑移和孪生系统；锆合金管板材的织构特点及控制方法；热轧温度对锆合金板材织构的影响以及退火处理锆合金织构的演化；并分别总结了织构与锆合金屈服强度、蠕变强度、碘致应力腐蚀开裂、氢化物取向分布以及辐照生长等性能的相互关系。     

钛镍球磨产物的分析及其贮氢性能研究

通过Ｘ射线衍射分析，Ｘ射线光电子能谱分析，研究了两种比例（Ｔｉ：Ｎｉ＝５０：５０，Ｔｉ：Ｎｉ＝６５：３５）的钛镍金属粉末的球磨产物。研究了产物的吸放氢性能，发现产物易活化，并随着Ｔｉ含量的增加，吸氢量增大。     

马弗式光亮退火炉镍基合金焊接组织分析

采用宝钢生产的BSTMUF601钢对运行3年的马弗式光亮退火炉进行焊接修复,试验结果表明,焊接接头具有与炉体等同的高温力学性能,950℃条件下的接头抗拉性能可以达到97 MPa。结合扫描电镜、透射电镜的观察和分析,采用进口材料Inconel601合金制造的炉体在高温条件下晶粒显著粗化,焊接热影响粗晶区存在强化基体的Ni3(Al,Ti)析出相;焊缝金属中具有一次析出碳化物TiN、凝固共晶碳化物M23C6、球状析出相Al2O3等,一定尺寸的弥散分布碳化物将有助于改善焊接接头高温性能。     

钼与石墨扩散焊接的界面反应分析

以厚度≤1 mm的Cr,Ni混合粉做中间层,在焊接温度为1650℃,真空度(3.0～4.0)×10-2 Pa,保温时间1～2 h,加压0.1 MPa条件下对钼和石墨进行扩散焊接。通过扫描电子显微镜观察焊接试样接口组织形貌,用其附带的能谱仪进行化学成分分析,用X射线衍射仪进行物相分析。并分析焊接过程中的界面反应,认为实验条件下的焊接过程与瞬间液相扩散焊(TLP)焊接机制相一致,包括中间层的熔化(或溶解)、母材溶解和迁移、等温凝固、固相成分均匀化4种相变过程,靠近母材部分界面反应遵循快速通道扩散机制,整个焊接层组元浓度梯度与薄膜源扩散模型相一致。中间层与母材元素反应形成的最终产物包括Cr3C2,Cr7C3及Mo2C等Ni以单质形式弥散其中,最终形成不同成分粒状组织,一定程度上阻止了脆性相中的裂纹扩展。石墨基体中也明显有含合金元素的新相生成,有利于实现基体与中间层的连接。     

爆炸焊接法制备的钛/钢复合管板界面组织与力学性能分析

对?4 600 mmASME SB265 Gr.1/SA266Gr.2钛/钢复合管板进行爆炸焊接试验,并对复合板结合界面的微观组织特征及力学性能进行了分析测试。宏观、微观分析显示,复合板的结合界面为波状结合,界面两侧的金属均发生了不同程度的塑性变形;界面附近存在短距离的元素互相扩散;界面无分层、夹杂等缺陷。力学性能测试表明,结合界面处的维氏硬度最高,随着与界面距离的增大逐渐降低;复合板的拉伸、冲击、弯曲性能符合ASTM B 898标准的要求,能够满足装备使用要求。     

氢化-脱氢法制备锆粉及其性能表征

以海绵锆为原料,采用氢化-脱氢法制备一种高纯、粒度可控、分布集中的锆粉。研究脱氢温度、球磨时间、球料比对粉末粒度、纯度的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、激光粒度测试仪、元素含量测试等手段对锆粉表面形貌、粒度及氧、氮、氢含量进行表征。结果表明:采用氢化-脱氢法制备的锆粉为不规则形状,呈现机械破碎的特性;海绵锆在700℃渗氢1 h,氢的质量分数达1.98%,渗氢完全;最佳脱氢温度580℃,脱氢时间1 h,氢含量降至0.002 2%,脱氢完全且无大面积结块;最佳球料比8:1,球磨时间60 min,制备的锆粉中位径D50=18.36μm;脱氢前后O元素的质量分数分别为0.17%、0.45%,制备过程中粉末氧含量均得到了有效控制,符合低氧制备锆粉的要求。     

Al固/液界面动力学因子和动力学行为

从固/液界面的动力学方程出发,通过设计不同的计算模型,系统地研究了平面型界面和圆柱型界面的动力学行为,并计算了固/液界面的动力学因子(μ)。模拟平面型界面的运动和涨落行为,并分别提取了μ,两种模拟给出的结果非常接近,都有:μ100μ110μ111。模拟平面型界面回复现象,当界面偏离平衡位置时,会在界面张力的作用下发生回复,界面形貌在回复过程满足Gauss衰减规律。模拟圆柱型短晶核的界面运动行为,发现晶核在凝固或熔化过程中,晶核半径的变化速度逐渐加快,但存在一个函数,变化速度为匀速。研究了圆柱型长晶核的熔断行为,解释了界面涨落导致晶核熔断的内在机制,并发现熔断断口形貌近似服从Gauss分布。     

镍夹层厚度对316L/EH40复合界面特性影响

为了探究夹层厚度对复合材料组织及性能的影响规律,设定了4种带不同厚度镍夹层(0.05、0.10、0.15、0.20 mm)的复合试样,在相同条件下进行相同厚度试件的热压缩试验,通过金相显微分析技术对压缩后样件结合界面的微观组织进行分析、通过能谱分析对结合界面元素扩散情况进行分析,通过显微硬度测试对结合界面力学性能进行测...     

铈锆酸镧涂层高温时效行为和热震性能研究

采用等离子喷涂制备了铈锆酸镧涂层,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、图像分析法等研究了喷涂功率对沉积态涂层表面和截面微观结构、孔隙率等的影响规律,研究了涂层在1200℃、1300℃高温100h时效下相稳定性、微观结构、孔隙率的变化,比较了不同喷涂功率涂层的抗热震性能。研究结果表明:随着等离子喷涂功率的增加,喷涂过程中半熔融颗粒比例减小,涂层的孔隙率减小。涂层经1200℃、1300℃高温保温100 h后仍然具有单一的烧绿石结构,随着热处理温度升高,涂层孔隙率减小。研究了不同功率喷涂的涂层从1250℃到冷水中的热震行为,失效机制分析表明:陶瓷层与粘结层热应力不匹配造成陶瓷层底部产生裂纹是导致涂层失效的主要方式。