铝基复合材料过渡液相扩散焊接接头金相组织

焊接材料:母材SiC/606lAl;填充材料Zn-Al-Cu; 焊接方法:过渡液相扩散焊     

单晶高温合金的过渡液相扩散焊

为了探明单晶过渡液相(TLP)扩散焊接头组织与性能的关系,采用扫描电镜(SEM)研究接头微观组织,并进行力学性能测试. 结果表明,接头由连接区和基体区所组成. 当等温凝固过程未完成时,连接区由等温凝固区和快速凝固区组成,而等温凝固区主要由γ和γ'相组成,快速凝固区主要是由共晶组织组成. 当等温凝固完成而固态均匀化过程不充分时,连接区由等温凝固区和分布在接头中心的硼化物相组成. 采用低温等温凝固,高温固态均匀化的焊接工艺可以获得高性能的接头.     

铝基复合材料/低碳钢异种材料过渡液相扩散焊

用市售厚约50 μm的纯铜箔作中间层在590℃分别保温30 min及2h进行了铝基复合材料,低碳钢异种金属过渡液相扩散焊试验.结果表明,薄弱界面并非钢,中间层界面,而在于Al MMC/残留中间层一侧界面;液相优先溶解铝基复合材料的棱边而形成明显的环状缺口将导致应力集中;被挤出的多余液相全部流布于铝基复合材料的外表面,而未曾流向钢一侧.断口分析表明,接头沿残留中间层内部(压力较低时)及Al MMC的表层区断裂(压力较高时);Fe向残留中间层内发生了过渡的溶解,足以形成金属间化合物,由此导致接头强度均很低.     

AZ31B/Cu复合材料的扩散焊制备与界面显微组织分析

采用真空扩散焊工艺,在加热温度500℃、保温时间40 min、压力2.5 MPa、真空度1.0×10-2 Pa下制备了变形镁合金AZ31B/Cu双金属复合材料,并对复合材料界面区的微观结构和力学性能进行分析,探讨了界面反应层的形成机理。结果表明:铜在镁合金一侧富集出现晶界渗透现象。镁合金/Cu界面的组织依次为:α-Mg和沿其晶界析出相Mg17(Cu,Al)12/α-Mg/(α-Mg+Mg2Cu)共晶/Cu2Mg金属间化合物/(α-Mg+Mg2Cu)共晶/Cu(Mg)固溶体。硬度在基体两侧到界面中心区域内呈台阶式增加,最高显微硬度达到3510 MPa。Cu2Mg两侧的共晶液相出现具有先后次序,晶界渗透区与Cu2Mg之间先形成Mg-Cu共晶液相,然后共晶液相中的Mg原子穿越Cu2Mg层扩散至Cu侧,在Cu2Mg与Cu(Mg)固溶体之间形成Mg-Cu共晶液相。复合材料的界面抗剪强度达到61 MPa,剪切断裂发生在界面扩散层内,断口由撕裂棱和撕裂棱两边的大小不一的解理台阶构成。     

金属基复合材料过渡液相(TLP)扩散焊中间层设计的改进

为防止复合材料过渡液相（TLP）扩散焊焊缝中心区域出现增强相偏聚，归纳总结了5种中间层设计的改进方法：（1）适当减小中间层厚度；（2）采用合金型中间层；（3）加覆（镀）阻挡层；（4）中间层材质的优化；（5）减少液态金属的挤出量。评述了各种方法的优缺点。     

金属基复合材料过渡液相(TLP)扩散焊中间层设计的改进

为防止复合材料过渡液相(TLP)扩散焊焊缝中心区域出现增强相偏聚,归纳总结了5种中间层设计的改进方法:(1)适当减小中间层厚度;(2)采用合金型中间层;(3)加覆(镀)阻挡层;(4)中间层材质的优化;(5)减少液态金属的挤出量。评述了各种方法的优缺点。     

铝基复合材料振动液相扩散焊焊接接头金相组织

鬓纽一仲些撇20%SIC颊拉增崛铸铝101,颗粒平均尺寸为12印咚,基体中含有初生si六焊缝区笋畜潺蘸黔燕黔髓瀑瞥卜嘴飞华羲夔谬翼攫葬煮象i己攀馨毋华熬曝翼晒图1母材组织50Ox(2/3)即蜂嘿篡{即哗/3)簿藻撇黝霎鬓漏烤湘粗犯听之赞份飞婪勇粉黔彝馨翁缓魏冬乌撤粼翰飘蒸i)藻巍黔姗塔瓶侧然娜瞬欲;冲幼,石舒撇墨鲤狐巍姗黔鬓黝嘟甲3焊缝局都放大200双2/3) 冲一恤光未浸蚀)罩丹一班弃征扭篡焊缝局部放大500以2分3) (抛光未浸蚀)图5化学浸蚀后俱缝组织琴琴)声oox(2/3) (Z士一AI基体千si公颗粒斗初生si)一母材鬓扮鑫姗洲品城酥牛黔蒸搬瓤;瓢颧歉咒…     

Cu/Al扩散焊工艺及结合界面的组织性能

采用扫描电镜（SEM）、电子探针（EPMA）、显微硬度等测试方法对Cu/Al扩散焊工艺以及接头的组织性能进行了分析。试验结果表明：采用真空扩散焊工艺,在加热温度（520-540）℃、保温时间60min、压力11.5Pa时,在Cu/Al界面处形成明显的宽度约40μm的扩散过渡区,由于在铜侧过渡区中产生金融间化合物（Cu3Al)会出现硬度峰值,控制Al的扩散含量不超过10%,可避免或减少扩散过渡区中脆性金属间化合物的产生。     

金属基复合材料钎焊与液相扩散焊焊接区增强体/基体界面演变行为及其对接头强度的影响

综述了金属基复合材料中增强体／基体（R／M）界面接合类型，对比了焊接条件下与制备条件下R／M界面结合特征的差别。据此首次提出将界面分为一次界面与二次界面的分类方法；进而提出了钎焊与液相扩散焊热循环中R／M界面演变行为模式，即一次界面的损伤／解体与二次界面的重建。讨论了R／M界面演变行为及其对接头强度的直接与间接影响。     

异种钛合金线性摩擦焊组织演变及超扩散机理

研究了TC11和TC17异种钛合金在不同摩擦压力（22～47 MPa）下的线性摩擦焊组织演变和超扩散机理。通过扫描电子显微镜分析接头的微观结构，并通过电子探针分析了接头界面近域的原子浓度。结果表明，焊缝区域温度超过β相变温度，焊接后接头温度迅速下降，焊缝组织转变为完全再结晶组织。焊缝界面处原子发生了超扩散现象，典型原子的扩散系数约为扩散焊接处原子的100倍。在试验参数范围内，增加摩擦压力会增加典型原子扩散距离。     

Super-Ni叠层复合材料与18-8钢TIG焊接头区的显微组织

采用填丝钨极氩弧焊(TIG)方法对复层厚度仅为0.3mm的Super-Ni叠层复合材料与18-8不锈钢进行焊接试验。焊后对焊缝的微观组织及显微硬度、熔合区附近元素分布等进行分析。结果表明:叠层复合材料与焊缝形成可靠的熔合,Super-Ni复层侧熔合区附近的显微硬度升高(HM190);18-8不锈钢侧焊缝的显微硬度低于不锈钢母材的,不锈钢热影响区的显微硬度最高(290HM);不锈钢一侧热影响区形成δ铁素体和碳化物析出;母材与焊缝间形成Fe与Ni元素的明显过渡,叠层复合材料侧元素过渡区域的宽度为80～85μm,18-8不锈钢侧元素过渡区域的宽度约为20μm;焊接中应使钨极氩弧偏向18-8不锈钢一侧,以避免Ni复层的过度烧损。     

AZ31B/Cu异种金属过渡液相扩散焊接头的显微组织及性能

采用过渡液相扩散焊技术对镁合金AZ31B和Cu异种金属进行焊接,利用扫描电镜(SEM)、显微硬度测试及X射线衍射(XRD)对AZ31B/Cu接头界面附近的显微组织及性能进行研究。结果表明,在500℃、40 min、2.5 MPa条件下,AZ31B/Cu接头形成了宽度约为450μm的扩散区。AZ31B/Cu材料接头的显微组织依次为α-Mg和沿其晶界析出相Mg17(Cu,Al)12组成的晶界渗透层/(α-Mg+Mg2Cu)共晶层/Cu2Mg金属间化合物层/(α-Mg+Mg2Cu)共晶层/Cu(Mg)固溶体。随着保温时间的延长,界面区宽度增加,其中Cu2Mg两侧的共晶组织区的增加更为显著。界面区的显微硬度明显高于镁合金和铜基体的显微硬度,界面区明显存在4个不同的硬度分布区;随着保温时间的延长,界面区的显微硬度提高。     

Super-Ni/NiCr叠层材料Ni-Cr-Si-B高温钎焊接头的组织特征及抗剪强度

采用Ni-Cr-Si-B高温钎料对Super-Ni/NiCr叠层复合材料和Cr18-Ni8不锈钢进行真空钎焊,并分析钎焊接头的显微组织及物相组成、显微硬度、抗剪强度及断口形貌.结果表明,钎缝主要由γ-Ni固溶体、Ni3B、CrB和Ni3Si组成;钎缝的显微硬度波动较大,γ-Ni基体显微硬度为450 MPa,Ni3B的显微硬度最高650 MPa.钎焊温度升高至1 120℃时,接头的抗剪强度最高可达158 MPa,NiCr基层钎缝区呈脆性断裂,出现撕裂韧窝.钎缝区与Super-Ni复层之间形成Ni3B界面,Super-Ni复层钎缝区断裂于Ni3B界面.     

Super-Ni/NiCr叠层材料Ni-Cr-Si-B高温钎焊接头的组织特征及抗剪强度

采用Ni-Cr-Si-B高温钎料对Super-Ni/NiCr叠层复合材料和Cr18-Ni8不锈钢进行真空钎焊,并分析钎焊接头的显微组织及物相组成、显微硬度、抗剪强度及断口形貌.结果表明,钎缝主要由γ-Ni固溶体、Ni₃B、CrB和Ni₃Si组成;钎缝的显微硬度波动较大,γ-Ni基体显微硬度为450 MPa,Ni₃B的显微硬度最高650 MPa.钎焊温度升高至1120℃时,接头的抗剪强度最高可达158 MPa,NiCr基层钎缝区呈脆性断裂,出现撕裂韧窝.钎缝区与Super-Ni复层之间形成Ni₃B界面,Super-Ni复层钎缝区断裂于Ni₃B界面.     

铝基复合材料TLP扩散焊接头的组织及性能

在开放环境下,用氩气保护,采用Ag-Cu-In-Sn合金箔作中间层,对SiC体积分数为55%的SiCP/Al复合材料进行瞬时液相扩散焊,研究了焊接温度对接头显微组织、力学性能的影响。结果表明:随着焊接温度的升高,焊缝变窄,剪切强度升高,在焊接温度为580℃时接头的剪切强度为80MPa,组织性能最好。     

镁合金与钛合金的瞬间液相扩散焊

为实现镁合金AZ31B与钛合金Ti6A14V的可靠连接，研究了两者以Al为中间层的瞬间液相扩散焊接头的微观结构与连接强度。研究结果表明：当焊接时间为180min时，焊接温度是影响界面反应热力学与动力学的主要参数，其对接头的微观组织、接头界面新生相构成与连接强度有重要影响。保温温度低于450℃时，AZ3IB／AI界面无液相产生，无法实现AZ31B与Ti6A14V的可靠连接；保温温度在450℃～480℃变化时，温度对AZ31B／Al／Ti6A14V界面反应的动力学因素有明显影响，且直接决定了焊后接头新生相的构成与分布。470℃保温180min的接头剪切强度较高（72．4MPa），达到AZ31B母材（86MPa）的84．2％。     

Super-Ni/NiCr叠层材料与Cr18-Ni8钢真空钎焊接头的组织性能

以Ni-Cr-Si-B系非晶钎料作为填充金属,采用真空钎焊技术得到成形良好的Super-Ni/NiCr叠层复合材料与Cr18-Ni8不锈钢接头.通过扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、显微硬度计对接头的组织性能进行分析.结果表明,钎料在叠层复合材料和Cr18-Ni8不锈钢表面润湿性良好,钎缝由γ-Ni固溶体和Ni3B组成.钎缝与Super-Ni/NiCr叠层复合材料之间发生溶解和扩散,界面不明显;钎缝与Cr18-Ni8不锈钢之间形成由细小硼化物组成的界面.钎焊接头的抗剪强度可达170 MPa,钎缝区呈现台阶状断裂,并带有撕裂特征,有少量韧窝.     

钛合金表面火焰喷焊WC/Ni涂层组织和性能

采用火焰喷焊技术对TC4合金表面喷焊Ni基WC，并对涂层的显微组织、成分、相结构和显微硬度进行了试验分析。结果表明：强化层中WC弥散分布于Ni基中，强化层与过渡层界面良好；过渡层与基体形成良好的冶金层。     

TiNi形状记忆合金与不锈钢的瞬时液相扩散焊

采用AgCu金属箔作中间过渡层,对TiNi形状记忆合金与不锈钢进行了瞬时液相扩散焊,分析了接头的显微组织、元素分布和物相组成等,研究了接头的抗剪强度和断裂方式。结果表明:接头界面区由TiNi侧过渡区,中间区,不锈钢侧过渡区组成,主要相分别为Ti(Cu,Ni,Fe),AgCu,TiFe等。连接温度为860℃,保温时间为60min,连接压力为0.05MPa时,接头最大抗剪强度为239MPa。断裂发生在TiNi母材和AgCu中间层扩散界面上,断口为混合断裂形貌。通过中间层等温凝固过程动力学模型,结合界面形貌和元素扩散分析,认为TiNiSMA与不锈钢异种材料瞬时液相扩散焊过程存在明显的非对称性。     

铝基复合材料瞬间液相扩散连接接头的组织与力学性能

采用扫描电镜、能谱仪及电子拉伸试验机系统地研究了Cu,Ag作为中间层铝基复合材料瞬间液相扩散连接接头的组织与力学性能。根据组织结构特点接头可分为增强相偏聚区、增强相贫化区和母材区。增强相偏聚区的组织主要为Al2O3颗粒和铝合金基体，并含有汪量的MgAl2O4化合物，对于Cu中间层接头还含有少量的Al2Cu化合物。连接温度、连接时间和中间层厚度对接头抗剪强度具有较明显的影响。在一定条件下，Cu,Ag中间层接头的抗剪强度分别为82－99MPa和86－109MPa。增强相偏聚区是接头最薄弱的区域，减少增强相的偏聚是进一步改善接头力学性能的重要途径。