热处理对铝/镁合金复合板连接界面组织和性能的影响

对爆炸焊接方法制备的铝/镁合金复合板进行不同温度的后续退火处理。分别采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和电子背散射衍射仪(EBSD)对复合板接合界面的扩散层成分、物相以及组织形貌特征进行了分析。结果表明:随着退火温度的升高,复合板接合界面镁铝金属间化合物扩散层的厚度呈增大的趋势;扩散层由两层组成,分别为靠近镁合金一侧的Mg_(17)Al_(12)相金属间化合物层和靠近铝合金一侧的Mg_2Al_3相金属间化合物层;Mg_(17)Al_(12)相扩散层的组织形貌呈现柱状晶形态,而Mg_2Al_3相扩散层呈现细小的等轴晶形态。对复合板进行拉伸试验分析,结果表明:随着退火温度的升高,复合板的抗拉强度呈现下降的趋势,而伸长率呈现逐渐增大的趋势;退火铝/镁合金复合板的失效断裂路径为沿着Mg_(17)Al_(12)相扩散层及Mg_2Al_3相扩散层的接合界面。     

AZ31B镁合金和2205不锈钢爆炸焊接研究

采用平行法进行爆炸焊接,制备了AZ31B镁合金/2205双相不锈钢复合板。根据经验公式选择爆炸焊接参数,爆炸焊接的装药质量比R为2.7,复板和基板的最小间隙为4.3 mm。试验结果表明,复板上表面除雷管区有微小裂纹外,其它位置平整无缺陷。除去复合板边界效应区,用超声波检测复合板的结合率为98.9%。镁/不锈钢复合板界面拉剪强度为105.63 MPa,拉剪断口呈波浪状,拉剪断裂界面沿镁材撕裂。复合板三点弯曲试验表明,AZ31B_内/2205_外比2205_内/AZ31B_外有更高的弯曲载荷承受能力。     

钛/铝复合板研究进展

将薄层钛合金板与铝合金板结合可以得到具有优异性能的钛/铝复合板,具有广阔的应用前景.采用爆炸焊接技术成功制备了TC1/1060/6061复合板,对2个界面的界面形貌和元素进行测试,分析夹层存在的优势;同时建立与试验条件一致的有限元模型,对界面状态和焊接过程进行分析,最后对复合板进行拉伸试验和剪切试验,验证界面结合质量. 结果表明,TC1/1060界面为直线型形貌,1060/6061界面为波状形貌,且每个波形都伴随着涡流区,TC1/1060界面处的元素扩散范围为4.38 μm,且没有检测到钛/铝金属间化合物的产生.数值模拟再现爆炸焊接过程中射流的形成,界面温度沿着界面形貌分布,界面压力在碰撞点处达到最大,且呈现出椭圆形分布,复合板具有较高的抗拉强度和剪切强度,满足结构使用需求.     

钛/铝/钛三层板的一次爆炸复合制备及界面结合性能评价

为评价一次爆炸复合工艺制备的钛/铝/钛三层复合板的界面结合性能,利用SEM、EDS对钛/铝/钛复合板的双层界面组织形貌以及界面元素分布进行了表征;对钛/铝/钛三层复合板进行了拉伸实验和弯曲变形实验。研究结果表明：复合板界面主要由波状界面和平直状界面构成;铝元素与钛元素在界面上发生了互扩散;拉伸和弯曲变形结果表明,一次爆炸复合工艺制备的钛/铝/钛三层复合板具有较大的抗拉强度和优良的界面结合性能,可以承受后续较大的二次塑性变形。     

钛/铝/钛三层板的一次爆炸复合

为评价一次爆炸复合工艺制备的钛/铝/钛三层复合板的界面结合性能,利用SEM、EDS对钛/铝/钛复合板的双层界面组织形貌以及界面元素分布进行了表征;对钛/铝/钛三层复合板进行了拉伸试验和弯曲变形试验。结果表明:复合板界面主要由波状界面和平直状界面构成;铝元素与钛元素在界面上发生了互扩散;拉伸和弯曲变形结果表明,一次爆炸复合工艺制备的钛/铝/钛三层复合板具有较大的抗拉强度和优良的界面结合性能,可以承受后续较大的二次塑性变形。     

铝/钛/钢爆炸复合板性能研究

通过试验加工了船用铝/钛/钢(5083/1060/TAl/CCS-B)爆炸焊接复合板,并对其结合质量、力学性能及界面形态进行了研究.结果表明,将纯铝板1060和钛板TA1作为中间过渡层后,复合板的结合质量良好,且铝/钛界面的剪切强度达到85 MPa以上,其力学性能也均达到了相应标准;钛/钢界面呈规则的正弦波形,产生了较明显的塑性变形;铝/钛界面比较平直,波长较大,波幅较小.     

基于试验和数值模拟的TC1/1060/6061爆炸焊接复合板界面分析

将薄层钛合金板与铝合金板结合可以得到具有优异性能的钛/铝复合板,具有广阔的应用前景.采用爆炸焊接技术成功制备了TC1/1060/6061复合板,对2个界面的界面形貌和元素进行测试,分析夹层存在的优势;同时建立与试验条件一致的有限元模型,对界面状态和焊接过程进行分析,最后对复合板进行拉伸试验和剪切试验,验证界面结合质量.结果表明,TC1/1060界面为直线型形貌,1060/6061界面为波状形貌,且每个波形都伴随着涡流区,TC1/1060界面处的元素扩散范围为4.38μm,且没有检测到钛/铝金属间化合物的产生.数值模拟再现爆炸焊接过程中射流的形成,界面温度沿着界面形貌分布,界面压力在碰撞点处达到最大,且呈现出椭圆形分布,复合板具有较高的抗拉强度和剪切强度,满足结构使用需求.     

钛/铝复合板爆炸焊接技术研究进展

通过爆炸焊接技术制备的钛/铝复合板可兼具钛合金耐腐蚀性和铝合金低成本的优点。对钛/铝复合板爆炸焊接技术的研究进展进行介绍,论述了炸药种类、质量比R、基覆板间距及爆炸焊接窗口等主要工艺参数对钛/铝复合板组织和性能的影响;分析了影响钛/铝复合板结合界面的主要因素——金属间化合物种类、扩散层和界面波形;对钛/铝复合板硬度、抗剪切强度、抗拉强度及拉伸断口的研究进行了汇总分析。最后,指出了钛/铝复合板爆炸焊接工艺研究的重点发展方向。     

钛/铝爆炸焊界面形成机制数值模拟与试验验证

以爆炸焊制备钛/铝复合板为例,利用数值模拟再现爆炸焊瞬态成形过程,并通过试验分析爆炸焊界面特征。结果表明,由于射流的侵彻作用,沿爆轰波传播方向,钛/铝复合板结合界面由平直结合向波形结合转变。起爆点处压力较小,出现边界效应。爆炸焊撞击区极高的碰撞压力,是促使界面产生塑性变及晶粒细化的原因。高速冲击导致爆炸焊界面缺陷增多,这为原子的扩散提供了通道,从而使钛、铝在界面产生互扩散,实现冶金结合。数值模拟结果与试验结果相吻合,揭示了钛/铝爆炸焊界面的形成机制。     

钛/铝/钛层状复合材料的爆炸复合制备及后续热压处理研究

本文以纯钛板与纯铝板为原料,通过爆炸复合法制备钛/铝/钛层状复合材料,之后采用热处理以及热压工艺对钛/铝/钛层状复合材料进行进一步处理。研究结果表明：复合板界面主要由波状界面和平直状界面构成,铝元素与钛元素在界面上发生了互扩散,界面结合性能优良,可以承受后续较大的二次塑性变形;热处理后的复合板界面发生明显扩散,在热处理25 h后热压2.5 h后铝层完全反应,扩散反应层主要由TiAl₃相以及Ti₂Al₅相构成。     

镁铝轻质复合板多层挤压复合工艺

采用挤压工艺对AZ31镁合金板和6061铝合金板进行多层挤压复合,结合扫描电镜、能谱分析仪、金相显微镜、EBSD以及万能拉伸试验机等分析手段,研究了不同坯料层数对AZ31/6061复合板的微观组织及力学性能的影响。实验结果表明:复合板镁合金侧中存在大量的细小再结晶晶粒和少量变形组织,复合板铝合金侧的晶粒呈现典型的带状结构,且周围有大量细小再结晶晶粒生成;此外,复合板中Mg/Al界面具有良好的冶金结合,且有不同厚度的界面反应层生成,其中P1板的界面反应层以Mg_2Al_3为主,P2板靠近镁合金侧有Mg_(17)Al_(12)生成,靠近铝合金层有Mg_2Al_3生成。     

Investigation of Interface Bonding Mechanism of an Explosively Welded Tri-Metal Titanium/Aluminum/Magnesium Plate by Nanoindentation

A tri-metal titanium/aluminum/magnesium (Ti/Al/Mg) cladding plate, with an aluminum alloy interlayer plate, was fabricated for the first time by explosive welding. Nanoindentation tests and associated microstructure analysis were conducted to investigate the interface bonding mechanisms of the Ti/Al/Mg cladding plate. A periodic wavy bonding interface (with an amplitude of approximately 30 μm and a wavelength of approximately 160 μm) without a molten zone was formed between the Ti and Al plates. The bonding interface between the Al and the Mg demonstrated a similar wavy shape, but the wave at this location was much larger with an amplitude of approximately 390 μm and a wavelength of approximately 1580 μm, and some localized melted zones also existed at this location. The formation of the wavy interface was found to result from a severe deformation at the interface, which was caused by the strong impact or collision. The nanoindentation tests showed that the material hardness decreased with increasing distance from the bonding interface. Material hardness at a location was found to be correlated with the degree of plastic deformation at that site. A larger plastic deformation was correlated with an increase in hardness.     

Influence of Pin Offset on Microstructure and Mechanical Properties of Friction Stir Welded Mg/Ti Dissimilar Alloys

The influences of pin offset on the formation, microstructure and mechanical properties of friction stir welded joint of Ti6 Al4 V and AZ31 B Mg dissimilar alloys were investigated. The results show that sound joints are obtained at different offsets. With the offset decreasing from 2.5 to 2.1 mm, the number of Ti alloy fragments is increased, and the stir zone(SZ) is enlarged and the grains in SZ become coarser. A hook-like structure is formed at the Mg/Ti interface and its length is increased with the decrease in pin offset. The Al element has an enrichment trend at the Ti alloy side near the Mg/Ti interface when the offset is decreased, which is beneficial to the bonding of the interface. An Al-rich layer with a thickness of 3–5μm forms at the offset of 2.1 mm. All the joints fracture at the interface and present a mixed ductile-and-brittle fracture mode. The joint tensile strength is increased with the offset decreasing from 2.5 to 2.1 mm, and the maximum tensile strength of 175 MPa is acquired at the offset of 2.1 mm.     

Ti/Al/Mg/Al/Ti层合板变形行为及断裂形式的原位研究

为阐明Ti/Al/Mg/Al/Ti层合板的变形行为及断裂形式,对轧制态和退火态的层合板进行原位弯曲和拉伸试验,研究组元板和金属间化合物的裂纹萌生和扩展情况.结果表明:无论Al/Mg界面有无金属间化合物,Al/Mg界面分层都是最先出现的断裂形式,因此Al/Mg界面结合强度决定层合板的力学性能.在退火态层合板中,金属间化合...     

基于Al元素界面调控的镁/钛激光熔钎焊接特性

文中选用含Al量元素含量为9%(质量分数)的AZ91焊丝作为填充钎料,采用激光填丝熔钎焊的方法,利用焊丝中Al元素配合激光局部加热的特性改善非互溶不反应镁/钛之间的界面反应. 探索工艺参数对焊接质量的影响规律,分析焊接接头力学性能及组织特征. 结果表明,添加AZ91焊丝能够实现AZ31B镁合金/TC4钛合金的可靠连接,接头最大载荷达到1 520 N,发现焊丝中Al元素能够在激光快速加热冷却过程中偏聚到界面,并与钛侧发生冶金反应生成AlTi₃化合物,界面由较薄的反应层(2 μm以下)组成,达到既实现界面冶金结合,又将反应层厚度控制在不影响接头力学性能的范围之内.     

金属间化合物对累积叠轧Mg/Al多层复合板材断裂过程的影响

本文采用分步拉伸观测的方法研究了累积叠轧Mg/Al多层复合板材中界面金属间化合物对复合板材断裂过程的影响。结果表明：在单向拉伸过程中,Mg/Al界面处金属间化合物导致了裂纹的萌生和扩展,从而导致Mg/Al界面的分离;在后续拉伸过程当中,由于Mg层强度较低,首先产生颈缩失效,致使整个样品提前断裂。     

Characterization of diffusion-bonded joint between Al and Mg using a Ni interlayer

Aluminum and magnesium were joined through diffusion bonding using Ni interlayer. The microstructure and mechanical performance of the Al/Ni/Mg joints at different temperatures was investigated by means of scanning electron microscope(SEM), electro-probe microanalyzer(EPMA), X-ray diffraction(XRD), Vickers hardness testing, and shear testing. The results show that the addition of Ni interlayer eliminates the formation of Mg–Al intermetallic compounds and improves the bonding strength of the Al/Mg joints. The Al/Ni/Mg joints are formed by the diffusion of Al, Ni and Mg, Ni. The microstructure at the joint interface from Al side to Mg side is Al substrate/Al–Ni reaction layer/Ni interlayer/Mg–Ni reaction layer/Mg substrate multilayer structure. The microhardness of the Mg–Ni reaction layer has the largest value of HV 255.0 owing to the existence of Mg_2Ni phase.With the increase of bonding temperature, the shear strength of the joints increases firstly and then decreases.The Al/Ni/Mg joint bonds at 713 K for 90 min, exhibiting the maximum shear strength of 20.5 MPa, which is greater than that of bonding joint bonded directly or with Ag interlayer. The fracture of the joints takes place at the Mg–Ni interface rather than the Al–Ni interface, and the fracture way of the joints is brittle fracture.     

超声固结钛/铝箔材界面剥离强度与结合机理分析

以1100铝箔和TA1钛箔为基体材料进行异种金属材料超声固结试验研究,制备了Ti/Al箔材金属层状复合材料试样,应用剥离试验研究了振幅、静压力对Ti/Al箔材界面结合强度的影响规律,利用扫描电镜研究了剥离界面的微观组织形貌,采用EDS对剥离界面进行能谱分析,通过透射电镜对Ti/Al箔材界面微观组织进行观察。结果表明,超声固结可以实现Ti/Al箔材良好的结合界面,界面结合强度随着静压力的增大先增大后减小,随着振幅的增大单调递增;在振幅35μm,静压力1.5kN条件下,获得最佳的超声固结界面,其剥离强度为11.325N/mm;Ti箔材的剥离界面中Al元素均匀分布,并存在明显的韧窝组织;Ti/Al界面存在元素过度区,界面处晶粒细化明显;铝箔表面氧化膜破碎,且钛元素以弥散的形式嵌入到铝晶粒内部。