钛-不锈钢扩散焊接的界面组织与性能

印度D eem ed大学的G H O SH等人研究了800℃下钛-不锈钢扩散焊接头的界面组织与性能。用C P纯钛和304不锈钢作扩散偶,在3M Pa同轴压力下在真空炉内加热进行扩散焊接。炉内真空度为(3￣4)×10-2Pa,升温速度为144K·m in-1,至800℃后分别保温30,60,90,120,150和180m in。用光学显微镜、扫描电镜、图像分析仪、X光衍射仪以及电子探针对接头的扩散焊接层的显微组织、元素分布和相组成进行了检测分析,并测定了接头的抗拉强度。结果显现,扩散焊接层可明显的分为4个区:1区为含有退火孪晶的不锈钢奥氏体相;2区为黑色腐蚀带,位于含有不同金属…     

钛-钢扩散复合界面组织与结合强度

将钛管、钢管利用冷拔-内压扩散法制备了内包覆钛-钢复管。用扫描电镜、能谱分析、X-光衍射和拉剪试验等方法，研究了扩散退火温度与时间对钛-钢扩散复合界面附近组织、成分和界面剪切强度的影响。结果表明，该制备方法可使钛～钢实现冶金结合；界面剪切强度随扩散温度升高先增加后减小；750—800℃×0．5h扩散退火界面剪切强度最高，可达210MPa左右；扩散退火中Fe、Ti原子发生了互扩散；界面上有TiC形成；750℃×0．5h扩散退火试样断VI未检测到TiFe、TiFe2相；900—950℃×0．5h扩散退火钢侧出现柱状晶区，钛侧出现无晶界晶区与针状马氏体晶区。     

钛合金和不锈钢的扩散焊接

对TA17钛合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢的焊接接头强度进行了实验研究.采用恒温恒压扩散焊、相变超塑性扩散焊和脉冲加压扩散焊实现了钛合金和不锈钢的焊接,测试了焊接接头的强度,并对接头进行了金相观察.结果发现:3种接头的强度都达到了264 MPa,且接头为多层次的多相组织.物相分析发现钛合金-不锈钢接头中存在Fe2Ti和σ-(FeCr)两种脆性金属间化合物.脉冲加压扩散焊能促进扩散过程,减少金属间化合物的形成,改善其分布,是一种较有前景的扩散焊方法.     

钛/不锈钢焊接界面金属间化合物的生成动力学

对TA2/316L焊接接头分别进行350～900 ℃、保温30～120 min的真空热处理,利用SEM、EDX及热力学、动力学等分析手段研究了热处理后界面反应物的生长过程及规律.结果表明,界面反应物呈层状出现,且随着热处理温度的升高,层状反应物由一层变为多层.动力学计算显示,在900℃以下对TA2/316L接头进行热处理,其界面金属间化合物呈线性增长,界面总金属间化合物生长动力学方程可表示为W=1.15×106exp(-50.93 kJ·mol-1/RT)t1/2.     

钛-钢扩散焊的特点及焊接方法

阐述了钛-钢焊接的特点及扩散焊过程,并从快速增加界面接触面积、材料表面纳米化和添加中间屡3个方面提出了提高接头强度的建议.     

钛／不锈钢相变扩散连接工艺研究

探讨了钛／不锈钢相变扩散连接的可行性及合适工艺参数,分析了影响相变扩散连接的主要因素及接头微观形态。     

Fe3Al/18-8不锈钢扩散焊界面附近的元素扩散

对Fe3Al/18-8钢扩散焊界面附近元素的分布进行计算并通过电子探针(EPMA)进行实验测定,结果表明,界面附近靠近18-8钢一侧,其Al,Ni元素的计算值和实测值有所差别,Fe,Cr元素分布的计算值和实测值较为接近.加热温度1333 K时,Cr元素在Fe3Al/18-8钢界面附近扩散距离增加至80μm,Ni元素扩散距离增加至140μm.Fe3Al/18-8钢扩散焊界面过渡区宽度为x2=7.5×102exp(-75.2/RT)(t-t0).在一定加热温度下,保温时间超过60 min以岳界面过渡区宽度不再明显增加.     

钛/钢复合板爆炸焊接试验及结合界面研究

为探讨造成钛/钢爆炸焊接复合板结合质量差、末端易出现不同程度开裂区域的原因,进行了钛/钢复合板的爆炸焊接试验,并对结合界面进行了光学金相分析(OM)、电镜扫描(SEM)及能谱线扫描(EDS)。结果表明,平行于结合界面的剪应力是结合界面的主要受力状态;复合板末端处平行于结合界面的剪应力过大、沿部分已焊接界面和Fe基体一侧撕裂,是造成复合板末端开裂的主要原因;优化装药工艺可减小结合界面脆性金属间化合物层的厚度、减缓末端的开裂程度,并显著提高焊接质量。     

钛合金与不锈钢扩散焊接研究进展

分析了钛合金与不锈钢的物理化学性能的差异对焊接接头性能的影响,综述了国内外钛合金与不锈钢扩散焊接的研究现状,对钛合金与不锈钢的焊接界面进行表面自纳米化处理后,在扩散焊接过程中能够显著提高原子扩散系数,抑制脆性金属间化合物生长,改善接头组织和提高接头综合性能。展望了钛合金与不锈钢扩散焊接的发展趋势。     

相变扩散连接界面生成金属间化合物的数值模拟

在异种材料扩散连接的接头中,当界面上有脆性的金属间化合物产生时,接头往往表现出较差的力学性能。因此,从扩散连接的生产应用及扩散连接的理论研究出发,研究扩散连接接头的界面金属间化合物的生成规律,进而对其控制,是有着非常重要的现实意义的。扩散连接界面上金属间化合物的生成及成长机制是受扩散控制的反应扩散机制,而相变扩散连接中往往还伴随着相变,因此相变扩散连接的界面反应机制更为复杂。本文根据相变扩散连接的     

氧化-生成物对钛合金/铜/不锈钢扩散连接界面组织及性能的影响

钛合金/钢异种金属结构扩散连接技术所涉及的核心问题之一就是了解氧化及生成的金属间化合物对接合界面组织和性能的影响及如何选择中间层金属。采用扫描电镜、X射线衍射等分析手段,考察了以铜为对象的表面氧化物和生成的金属间化合物对铜/钛合金及钛合金/铜/不锈钢扩散连接界面的组织和性能的影响。结果表明:铜表面的氧化程度对接合界面金属间化合物生成程度影响较大,在一定版芯的氧化极限内,表面氧化越强烈,生成的金属间化合物越多,不利于接头性能的提高;但金属间化合物对接合界面组织和性能的影响较氧化物CuO本身对接合界面性能的影响大,是影响接头强度的主要原因。直接作为钛合金的中间过渡层的铜箔不宜过厚。     

氧化铝陶瓷与不锈钢扩散连接研究

先在氧化铝陶瓷表面用真空蒸发镀膜的方法镀一层镍膜，再以纯镍粉为中间层材料，实现了氧化铝陶瓷与AISI201不锈钢的扩散连接。对连接接头进行了抗剪强度测试和微观形貌及相结构分析。结果表明：在连接温度900℃，保温时间2h，连接压强30kPa的条件下接头剪切强度最高可达20．7MPa；扩散连接过程中生成了A1Ni金属间化合物。     

钛/不锈钢的爆炸焊接及其界面的影响

土尔其学者研究了使用不同炸药量爆炸焊接的钛/不锈钢板的接合界面的冶金性能。实验选用Ti-6Al-4V钛合金和SUS304不锈钢分     

Ti-Ni固相相界面的扩散研究

采用"铆钉法"制备了界面为曲面的Ti-Ni二元扩散偶,并将扩散偶置于真空退火炉中进行热处理。利用彩色金相技术观察在500~700℃范围内真空烧结不同时间时界面的扩散情况。结果表明,扩散层的厚度随烧结温度的提高和保温时间的延长而增厚;扩散层由不同的亚层组成。     

铝/钢异种合金激光-电弧复合焊接接头的界面性能及抗拉强度

以铝硅共晶合金Al-12Si为填充材料,采用光纤激光-冷金属过度(CMT)复合焊接技术制备铝/钢异种金属优质对接接头。通过SEM、EDS和XRD分析,结果表明:不锈钢和熔合区界面存在明显的金属间化合物(IMCs)层。从接头上部到下部,IMCs界面层逐渐增厚,并由锯齿状变成板块状。IMCs层通常表现为两层结构,分别为靠近钢基体侧的θ-Fe4(Al,Si)13层和靠近焊缝侧的τ5-Al8(Fe,Cr)2Si层组成。当激光偏移量为0.4 mm时,热输入的优化范围为80~110 J/mm。在此范围内,IMCs界面层厚度范围为3~8.5μm,接头抗拉强度大于130 MPa,达到铝母材的80%以上。     

钛/铝爆炸焊接界面扩散行为分子动力学模拟

为揭示钛/铝爆炸焊接界面原子的扩散行为,采用分子动力学模拟从原子尺度分析了钛/铝爆炸焊接界面原子的微观扩散机理。利用Materials Studio建立了钛/铝爆炸焊接焊点处的分子动力学模型,结合爆炸焊接的物理过程,将爆炸焊接过程分为加载和卸载2个阶段,通过LAMMPS程序计算了爆炸焊接钛、铝原子的均方位移、径向分布函数、扩散层厚度等,利用OVITO软件再现了不同阶段界面原子的扩散行为。在爆炸焊接加载阶段,钛、铝原子不发生扩散,只在平衡位置做振动,铝原子振动要比钛原子振动强。爆炸焊接卸载开始时,钛、铝原子发生互扩散。钛/钛原子键能高,不易破坏,铝/铝原子键能低,容易破坏产生空位、间隙等缺陷,有利于钛原子深入扩散到铝晶格内部,但铝原子难以进入钛的晶格内部。采用扫描电镜和EDS能谱表征了钛/铝爆炸焊接复合材料界面元素分布,与模拟结果有很好的一致性。     

碳钢-不锈钢爆炸焊接复合板界面的显微结构

通过力学性能测定、SEM检测以及EDS线扫描分析,分别观察了焊态及退火态碳钢-不锈钢爆炸焊接复合板结合界面的显微结构,研究了爆炸焊接形成的波状界面和界面间的过渡层.结果表明,该碳钢-不锈钢复合板的结合界面属于大波状结合界面,这种大波状界面并未使复合板的力学性能出现明显的降低,在爆炸焊接形成结合界面处出现了微观熔化现象,形成了一个宽度仅5μm左右的扩散过渡层.     

热加工工艺对钛-钢复合板界面力学性能和显微组织的影响

研究了热加工工艺对钛-钢复合板界面力学性能和显微组织的影响。测试了在A，B，C，D4种温度下热轧复合板界面的力学性能，用金相显微镜及扫描电镜观察了界面显微组织并分析了界面的成分。结果表明，在A，B2种温度下轧制的钛-钢复合板界面机械性能良好，延伸率高，其剪切强度不但可保持坯料原有的水平，甚至还略有增加。在C，D2种温度下轧制的钛-钢复合板界面机械性能相对较低，延伸率较高，但剪切强度要比爆炸复合坯料低，尤其是D加热温度，轧制后界面剪切强度急剧下降。热轧的终轧温度也是影响钛-钢复合板界面结合性能的重要因素。在低于相转变温度的合适温区热轧，且终轧温度合适，获得的钛-钢复合板结合界面无爆炸波纹，没有污染，生产的脆性化合物极细小，组织类同于钛材完全退火的等轴组织。     

钛合金/Cu/不锈钢扩散焊界面化合物生长行为解析

采用拉伸、SEM扫描、能谱分析、XRD测试、热–动力学解析等手段,调查、研究了钛合金/Cu/304 扩散焊接头的力学性能、反应相种类、生成顺序及生长厚度. 结果表明,在焊接压力5.0 MPa下,接头的抗拉强度随焊接温度和时间的增加先增高后降低,在焊接温度1 223 K、时间3.6 ks时获得最高接头强度为163 MPa;过分提高温度和时间对接头性能不利. 用铜作中间层,在Cu/304界面侧基本未生成金属间化合物,而在钛合金/Cu界面间形成了由固溶体、金属间化合物Ti_xCu_y,Ti_xFe_y等组成的多层次过渡组织;由钛合金至不锈钢侧界面结构演化依次大致为Ti₂Cu,TiCu,TiCu₂,TiCu₃,TiCu₄,Ti₂Fe、FeTi,TiFe₂金属间化合物;生成的金属间化合物中Ti_xCu_y对接头强度的影响略显强于Ti_xFe_y化合物的趋势;根据推导的经验公式,通过调控温度及时间可以调控金属间化合物的层厚.