钛/铜异种金属焊接方法研究现状

钛/铜焊接结构因其具有良好的力学性能和物理性能,在航天航空、电解加工和船舶海洋等行业中的应用越来越广泛。钛/铜异种金属焊接方法主要有固相扩散焊、钎焊、超声波焊、爆炸焊和摩擦焊、高能束电子束焊和激光焊、电弧焊冷金属过渡焊、等离子弧焊和钨极氩弧焊。文中论述了以上不同焊接方法连接钛/铜异种金属的国内外研究现状,并综述了钛/铜异种金属焊接的微观连接机理和部分合金元素对连接界面的影响。     

钛/钢异种金属焊接的研究现状

实现钛与钢异种金属间的有效连接比较困难。为了探寻钛/钢的有效连接方法,在分析钛/钢异种材料的焊接性基础上,对钛/钢异种金属间的激光焊、电子束焊、激光-电弧复合焊等研究现状进行探讨。生成于接合界面的脆性金属间化合物是严重限制钛/钢异种金属接头性能的主要因素;选用合理的焊接工艺和添加适宜的中间层是实现钛/钢有效连接的重要途径。提出采用双层或多层金属的中间层来抑制界面金属间化合物生成是今后的研究方向。     

钢铜异种金属焊接接头组织与性能

采用镍基焊材钨极氩弧焊制备T2/Q345钢铜异种金属焊接接头,采用X射线衍射仪、金相显微镜、扫描电镜、显微硬度计、万能材料试验机进行接头组织和性能分析。焊接接头中焊缝金属与两侧母材具有良好的物理、化学相容性。焊缝金属为具有柱状树枝晶和等轴晶的面心立方γ相。由于氩弧焊热源集中及铜合金的导热能力较高,热影响区两侧粗晶区范围较小。成分分析结果显示,在靠近熔合线的铜合金母材区域发生了Ni、Cr元素扩散现象。拉伸试验结果表明,焊接接头断裂在铜合金母材位置,该处显微硬度最低,接头表现出良好的力学性能。     

铜/钢异种金属焊接技术研究现状

重点介绍了国内外针对铜/钢异种金属连接的几种常用焊接方式,从不同焊接方法的特点入手,对其接头的成形机理、微观组织与力学性能进行了分析,并系统地总结了不同焊接方法的现存问题与解决办法。对于熔化焊,得到更为均匀的熔池以控制偏析是得到可靠接头的方式;传统电弧焊可通过控制填充材料以实现,而高能束焊可利用其控制精密的优势,利用束流偏析或周期运动以获得组织更为均匀的接头,是更可靠的熔化焊方法。对于钎焊及熔钎焊,选用合适的钎料则是实现可靠连接的关键,但其接头力学性能普遍较差,不适合应用于承载结构。而固相焊不涉及材料的熔化,相比于熔化焊,其接头具有更细小且均匀的微观组织,是具有巨大潜力的焊接方式。调控其界面反应层的形成是进一步提高接头强度的可行方式。在此基础上,进一步对未来铜/钢焊接的发展方向提出了展望,提出了关于上述焊接方法在未来可行的研究方向。     

镁/钛异种金属冷金属过渡焊接的温度场模拟

利用ABAQUS有限元软件建立镁/钛异种金属搭接接头的有限元模型,对镁/钛异种金属冷金属过渡焊接过程的温度场进行模拟,分析温度场的变化规律,并通过试验验证模拟结果的准确性.比较了不同送丝速度下温度场的变化规律,并对特征点的显微组织进行比较.结果表明,镁、钛两侧的温度场呈不对称分布.距离焊缝中心相同的两点,镁板侧试件温度上升较快,达到的峰值温度比钛板侧高,且下降速度也快.随着送丝速度的增加,峰值温度变高,达到钛板的熔化温度,钛的熔化量也就随之增加,镁钛连接界面有较好的结合.     

铝/钛异种金属冷金属过渡熔钎焊接头分析

以ER4043的铝焊丝对6061铝合金和TA2纯钛进行CMT熔钎焊,采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)分析了焊接接头的微观组织特征,并通过拉伸试验对接头进行了力学性能的评定. 结果表明,焊接接头具有熔焊和钎焊双重性质:铝母材局部熔化,与熔化的焊丝金属混合后凝固形成焊缝;而没有熔化的钛母材通过Ti原子的扩散与焊缝金属形成金属间化合物结合层的钎焊界面. 钎焊界面处反应层可分为靠近钛板一侧的连续层Ti₃Al和向焊缝内部生长的锯齿状的反应层TiAl₃. 当钛板坡口角度为30°时,钎焊界面化合物生长均匀良好,接头会断裂在铝母材的热影响区,最高抗拉强度达到197.5 MPa.     

钛/钢异种金属电子束焊接技术的发展现状

由于电子束焊接具有高能量密度、精确可控的束斑尺寸和位置、低的焊接残余应力、无污染焊缝等优点,被认为是连接异种材料最合适的焊接方法。在分析钛/钢异种金属可焊性的基础上,归纳总结了电子束焊接钛/钢异种金属的特点,综述了国内外钛/钢异种金属电子束焊接研究进展,并对钛/钢异种金属电子束焊接的发展前景进行了展望。     

钛/钢异种金属焊接存在问题及研究现状

钛与钢由于物理-化学性能的差异较大,熔化焊时接头容易产生金属间化合物而使接头性能下降.分析了钛/钢异种金属焊接存在的问题,并总结了钛/钢异种金属采用熔化焊、固相焊以及钎焊连接的研究现状.采用固相焊和钎焊能够避免熔化焊时带来的问题,从而获得强度较高的接头,但熔化焊方法,特别是高能束焊接方法仍然是实现钛/钢异种接头可靠连接并满足实际生产需要的最有前景的连接方法.     

铝—钢及铝—钛—钢爆炸焊接过渡接头

一、前言异种金属的连接是电解、电镀等工业部门经常碰到的问题。如铝精炼时的铝母线和钢电极棒的连接;氯碱及二氧化锰电解时,钛阳极和铜导线的连接;电镀工业需要的铝和钛等异种金属的连接等等。这类异种金属的连接接头,应具有优良的导电性能以及高的结合强度。     

铜-钢异种金属焊接的研究现状和进展

综述了国内外铜-钢异种金属焊接的可行性、焊接方法及焊接接头组织性能方面的研究现状.分析了铜-钢焊接过程中存在的热裂纹和铜渗透裂纹等问题.介绍了多种实现铜-钢焊接的方法及每种方法的特点和应用范围.冷金属过渡焊接是一种比较新的焊接方法,具有广阔的应用前景.对铜-钢焊接接头结合机理方面的研究多集中于对青铜和钢焊接后的接头组织,对于紫铜与钢的焊接还需进一步探讨.     

钢/铝异种金属的焊接

研究了钢与铝之间的主要焊接方法,综述了国内外钢与铝的连接现状,并指出钢与铝焊接方法的发展趋势.     

铜-钢异种金属碳弧焊

国内生产的阴极箱铜排,大多采用习惯的手工填加焊料的碳弧焊接法。手工填加焊料不易控制,表面成形差,焊后极易出现裂纹,质量得不到保证。现采用焊前先将焊料、熔剂合理地布置在待焊的焊缝上,采用手工碳弧焊接法获得了优良的接头。阴极箱的结构及技术要求阴极箱(图1)是电解槽的关键部件。它由厚10毫米A3钢板围成的箱形结构,在箱壁两侧分别搭焊两块12毫米厚的导电用T2紫铜排所构成。工作时内装315克/升浓度的食盐     

钛/铜异种金属连接技术研究进展

分析了钛/铜异种金属焊接存在的问题,介绍了钛/铜异种金属连接技术的研究现状,主要涉及钎焊、摩擦焊、爆炸焊、扩散焊及电子束焊等方法,同时指出这些焊接方法的特点、最新进展及适用性。对于推动钛/铜异种金属焊接的科学研究及工程应用具有重要意义。     

汽车用镁/钢异种金属冷金属过渡点焊工艺特性

采用冷金属过渡的方法对AZ31B变形镁合金和镀锌钢板进行搭接点焊试验,运用正交试验法优化工艺参数,同时利用光学显微镜、扫描电镜和万能拉伸试验机对焊接接头的微观组织和力学性能进行研究.结果表明,运用冷金属过渡方法能够获得成形美观和性能良好的焊接接头;工艺参数显著性顺序为镀锌钢板孔径大小、送丝速度、点焊时间;接头为典型的点熔钎焊接头,由钎焊结合区和熔焊结合区组成;接头的抗拉剪载荷可达3.12 kN,远大于相同尺寸下镁镁点焊试样的抗拉剪载荷,接头的断裂方式为剪切型断裂和撕裂型断裂.     

铜铝异种金属焊接研究现状及展望

介绍了铜铝异种金属固相连接技术,比如搅拌摩擦焊、电磁脉冲焊等方法在铜铝焊接中的应用和相关研究成果,此外国内外研究学者将钎焊技术应用到铜铝异种金属焊接也获得了丰硕的成果。最后,重点叙述了激光焊在铜铝焊接中的发展现状和未来趋势,并对复合激光和环形光斑新型焊接技术进行了展望。     

硬质合金与钢异种金属焊接的研究进展

在简述硬质合金与钢的传统焊接方法及不足之处的基础上,重点综述了新型焊接技术在硬质合金与钢的焊接中的最新研究进展,如扩散焊、真空钎焊、TIG焊、激光焊、摩擦焊等.通过详细分析和总结不同新型焊接技术在硬质合金与钢的焊接中存在的问题,为研究人员在今后硬质合金与钢的焊接技术的发展和研究中提供一些参考和借鉴,并提出了复合焊接技术在硬质合金与钢的焊接方法中运用的可能性.     

镁合金-钢异种金属焊接技术研究

全面评述了镁合金-钢异种金属之间焊接的国内外研究现状,重点讨论了异种金属熔钎焊的分类和方法,分析了目前镁合金-钢异种金属焊接及应用中存在的问题和研究工作中的不足。指出镁-钢之间较大的熔沸点差异以及二者间几乎无固溶体和金属问化合物存在的特性,是限制镁-钢焊接的关键问题。鳃决镁与钢的焊接难点,不仅需要深刻认识焊接机理,而且要从工艺、材料、设备综合考虑提出方案,同时要结合工程上的实际要求。     

镁/钢异种金属激光焊接现状

主要阐述了激光焊接在镁/钢异种金属焊接中的应用,分析了镁/钢两者之间的焊接性.针对镁/钢异种金属焊接方面存在的难题,目前解决的方法可归纳为3种类型:添加中间层、激光熔钎焊和激光-电弧复合焊接.对这3类方法的优缺点进行了系统讨论.     

基于实船对过渡接头法焊接钢-铝异种金属进行探究

从钢-铝异种金属焊接现状和钢-铝结构过渡接头性能特点出发,介绍了钢-铝过渡接头结构形式、焊接接头连接形式和相关节点设计要求。结合多艘次铝合金船舶建造检验,对过渡接头结构形式、结构尺寸、焊接工艺参数优化和选取、实际焊接要求等予以分析。船舶建造完成后及营运过程中未发现过渡接头复合界面出现分层缺陷,其设计和工艺对其它船舶有一定指导意义。     

钛/铝异种金属冷金属过渡增材制造

采用TC4和ER2319焊丝直流/变极性冷金属过渡实现异种金属电弧增材制造,通过金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、能谱、硬度试验、纳米压痕以及拉伸试验等方法对钛/铝构件界面组织特征与力学性能进行分析.结果表明,在钛合金表面堆积铝合金时,只有少量的钛合金熔化,钛原子扩散到液态铝合金中,形成不同长度的TiAl₃金属间化合物.10 μm左右的反应层在钛/铝界面形成.邻近钛侧的反应层均匀连续,靠近铝合金一侧的反应层呈现长条状或块状.界面反应层的显微硬度介于钛合金和铝合金显微硬度之间.构件的最高抗拉强度为111 MPa.