中间层成分对TP304H不锈钢瞬间液相连接的影响

 采用镍基、铁镍基和铁基3种中间层合金进行了TP304H不锈钢的瞬间液相(TLP)连接试验,利用电子探针和能谱分析了中间层成分对接头组织和成分的影响。结果表明,镍基接头组织为固溶体,接头区出现了跨界面晶粒。虽然接头拉伸断裂于焊缝处,但强度、塑性已达到母材水平。铁镍基接头组织与母材组织不同,元素扩散差,焊缝界限清晰,接头性能低。铁基接头组织与母材组织相同,成分连续均匀分布,实现了真正的TLP连接。挂管试验结果表明,铁基接头不仅具有很好的强度和塑性,而且接头抗腐蚀性能好,可满足实际工业应用。     

MHC/GH4099热等静压扩散焊接头组织演化及断裂机制

实验研究了不同中间层(Ni-Cr-Si-B、Ag-Cu-Ti、Ti-Cr-Ni、Nb-Ni)对MHC与GH4099合金热等静压扩散焊工艺(HIP-DB)下接头力学性能的影响。在热等静压工艺为1 150℃/130 MPa/180 min时,采用Nb-Ni中间层获得了可靠的MHC/GH4099焊接接头。采用Nb-Ni中间层的接头抗拉/抗剪强度达到84/41 MPa,高于采用Ni-Cr-Si-B、Ag-Cu-Ti和Ti-Cr-Ni中间层的连接强度。其扩散诱导反应层为Mo-Nb固溶体、Ni₈Nb、Ni₃Nb和Ni₆Nb₇,对其强度和厚度进行了测定,以建立界面微观结构与接头性能的相关性。研究发现,析出相Ni₃Nb强度高、塑性好,对接头高温性能有益,裂纹从Mo-Nb固溶体处萌生,沿晶扩展至中间扩散层。     

一种镍基单晶高温合金的瞬态液相连接

研究了一种镍基单晶高温合金的瞬态液相连接方法(TLP)及其对合金组织性能的影响.结果表明,不同温度下Ni-Cr-B熔体对基片均具有良好的润湿性,平衡接触角均小于20°.在等温凝固过程中,随保温时间的增加,固-液界面不断由两侧向中间推移,共晶区宽度不断减小,直至接头中无任何残余液相存在,等温凝固完全结束.共晶区上的硼化物分别为MB和M23B6.TLP连接后的1010℃×248MPa的持久性能达到母材的90%以上.     

采用Fe-30%Ni中间层电子束焊接硬质合金与钢

对YGH-60硬质合金与45钢添加Fe-30%Ni中间层进行真空电子束焊接试验,对接头显微组织相组成、显微硬度和断裂形式进行分析。结果表明,YGH-60硬质合金与45钢的电子束焊接性很差,添加含Ni中间层后能够阻碍Fe与C的相互扩散,抑制脆性相的产生。且Ni塑性好,有利于松弛焊接过程中的内应力,从而缓和硬质合金和钢的线膨胀系数和导热系数不同引起的较大热应力,提高接头抗裂性。使用中间层中含Fe 53%,过多Fe元素则会削弱Ni的优化作用,在电子束焊接的高温环境下与周围WC颗粒反应生成Fe_2W_4C脆性相,大量存在于WC表面,在硬质合金/中间层界面处有带状的固溶体混合物,这些带状固溶体相和脆性相会降低接头的力学性能。接头拉伸强度不高,平均拉伸强度为66 MPa,断裂发生于硬质合金与中间层界面处,接头断裂形式为准解理断裂。硬质合金熔化量较少,难以与中间层充分熔合,形成具有较好力学性能的接头。     

基于W-Fe-Cr混合粉末中间层的钨/钢连接研究

以质量百分数组成为90W-8.5Fe-1.5Cr的W-Fe-Cr混合粉末为中间层,纯铜箔为钎料,采用1 120℃保温60 min并加压5 MPa的工艺参数,对纯钨和0Cr13Al钢进行真空连接。利用激光粒度分析仪、SEM、EDS和电子万能试验机等手段研究了W-Fe-Cr混合粉末形态、粒度分布以及接头的微观组织、成分、机械性能、剪切断口特征。结果表明,接头由钨母材/W-Fe-Cr高密度合金层/钢母材三部分组成,其中W-Fe-Cr高密度合金层由W-Fe-Cr混合粉末中间层固相烧结形成;W-Fe-Cr高密度合金层/钨母材界面通过极薄的钎缝实现钎焊连接;W-Fe-Cr高密度合金层/钢母材界面则通过先钎焊再固相扩散焊的机制连接。高能球磨制备W-Fe-Cr混合粉末对较小连接压力下生成均匀化、致密化的W-Fe-Cr高密度合金层具有关键作用。钨/钢接头剪切强度为41 MPa,断裂发生在W-Fe-Cr高密度合金层/钨母材结合界面,断面呈现为脆性断裂特征。本研究为线膨胀系数可调且不含活性元素Ni的钨/钢连接中间层设计提供了新思路,为进一步提高钨/钢连接结构在核聚变堆中的适用性进行了有益探索。     

SiC纤维增强SiC陶瓷基复合材料与40Cr钢的连接

采用Ag-Cu-Ti钎料对化学气相渗积方法制造的SiC纤维增强SiC陶瓷基复合材料与40Cr钢进行了真空钎焊。对接头的微观组织进行了观察，研究了不同钎料厚度及中间层对接头的影响。结果表明，利用Ag-Cu-Ti钎料可以实现二者的连接；中间层Cu以及钎料中的Ti、Ag、Cu有利于提高连接强度；不同钎料厚度影响连接强度，加两层钎料时，接头具有最高室温强度。     

SiC陶瓷与Ni基高温合金连接件应力的有限元分析

陶瓷与金属连接具有重要的工程应用背景,然而却面临诸多技术难关,连接件的热应力缓解便是其中之一。本文作者采用弹性有限元方法,对采用不同材料作为中间层得到的实际连接尺寸的SiC陶瓷与Ni基高温合金连接件的应力进行计算,并结合各种材料的塑性对连接件的应力进行定性分析。计算结果表明,SiC陶瓷与Ni基高温合金直接连接产生的热应力很大。最大轴向拉应力位于陶瓷近缝区,导致连接件强度偏低或断裂。采用功能梯度中间层或软金属中间层能在一定程度上缓解热应力;硬金属中间层虽然不能缓解应力,但能改善应力分布状态,使最大轴向拉应力迁移出比较薄弱的陶瓷一侧,有利于连接强度的提高;采用软、硬金属复合中间层具有较好的缓解应力和改善应力分布的效果,但却较多地增加了连接件的界面,有可能导致负面效应,在实际工程应用中需要根据具体情况,权衡利弊,综合考虑。     

钛基钎料钎焊石墨与TZM合金接头组织和性能研究

研究了钛基钎料钎焊石墨与TZM合金的钎焊组织。结果表明，使用钛合金箔为钎料能很好润湿石墨和TZM母材，通过界面反应和TLP扩散连接获得良好的钎焊组织。接头组织主要分为两层：Ti-TiC和Ti-Mo固溶体。热震循环试验证明接头再熔化温度高于1400℃，承受热应力而不失效。接头剪切强度为14．1MPa。     

中等Nb含量的(α2+O+B2)三相Ti3Al基合金的研究

中等Nb含量的、含有O相的Ti3Al基合金以及高Nb含量的O相基合金具有比重小、强度高等特性,是适合于650～700℃使用的高温结构材料.本文介绍了一种中等Nb含量的(α2+O+B2)三相Ti3Al基合金(TD3合金)的热机械处理工艺和微观组织特征,以及典型组织的力学性能,并与一些典型的O相基合金,高温钛合金,高温合金进行了对比.对比结果表明,通过适当的热机械处理进行微观组织控制,TD3合金可以获得与Ti2AlNb基合金相当的比强度和高温蠕变性能,其高温冲击韧性、断裂韧性和低周疲劳性能达到了一些钛合金和高温合金在服役条件下的水平.     

富Ce混合稀土阻燃ZM5合金氧化膜结构分析

在ZM5镁合金中添加0.1%混合稀土RE(富Ce混合稀土)时,阻燃效果最佳,镁合金起燃温度提高到800℃以上。对该合金表面进行了DSC、SEM和XRD分析。结果表明:在高温熔炼时合金表面生成了一层由(RE)2O3、MgO和Al2O3组成的厚度为2-4μm的致密氧化膜。通过热力学研究氧化膜的形成过程发现,RE与MgO发生交互反应,使中间层的(RE)2O3增加,导致中间层致密度增加,致密的氧化膜抑制了基体镁合金的进一步氧化。