铝/镀锌钢激光填丝熔钎焊对接接头的组织与力学性能

采用不同的送丝速度对5056铝合金和ST04Z热镀锌钢进行激光填丝熔钎焊对接试验,焊接材料为Al Si12焊丝,用SEM、EDS、XRD、显微硬度计和拉伸试验机对熔钎焊接头的微观组织和力学性能进行研究。结果表明:在适当的焊接参数下,使用激光熔钎焊可实现良好的单面焊双面成形,获得铺展性良好的对接接头。在铝合金侧母材与填充金属混合后形成焊缝,焊缝区与镀锌钢的界面处不同位置形成了厚度不均的金属间化合物层。熔钎焊接头主要的金属间化合物为脆硬的Fe_2Al_5、Fe_4Al_(13)。随着送丝速度的增加,接头铺展性变好,接头中间位置的金属间化合物层厚度先减小后增加,接头抗拉强度先增加后减小。焊接接头最大抗拉强度可达143 MPa,拉伸断裂在铝侧的熔合区,呈准解理断裂。     

送丝速度对铝/钢激光填丝熔钎焊性能的影响

采用光纤激光器对铝/钢异种金属搭接接头进行激光填丝熔钎焊试验研究。分析了送丝速度对焊缝成形质量、金属间化合物层厚度及力学性能的影响。试验结果表明,选择适当的送丝速度,利用铝和钢的不同熔点,使铝母材刚好熔化但是钢母材不熔化,熔化的铝母材与填充金属一起铺展在钢母材表面并与其实现钎焊连接,可形成优质的熔钎焊接头。当送丝速度小于3. 5 m/min时,易形成硬脆性金属间化合物而导致焊缝开裂。金属间化合物层厚度应控制在一定范围内,方可保证接头性能。当送丝速度为4. 5 m/min时,焊接接头强度有所提高,其线载荷达到203. 5 N/mm,约为铝合金母材抗拉强度的83. 7%。     

钢侧偏束电子束焊接纯铝/Q235异种金属接头试验

采用钢侧偏束电子束焊接方法对铝/钢异种金属接头进行了连接,对接头组织和相组成进行了分析,并对接头抗拉强度进行了了测试.结果表明,钢侧结合良好,焊缝组织均匀,铝侧熔合区存在过渡层,其内有金属间化合物层存在.适当的钢侧偏束量能够提高接头强度,在文中试验范围内,在偏束量为0.5 mm时获得了相对最高的抗拉强度69 MPa.金属间化合层的存在弱化了接头强度,断裂呈脆性特征.     

铝/铜异种金属脉冲旁路耦合电弧MIG熔钎焊接头的组织与力学性能

采用ER4047铝硅焊丝对5052铝合金与T2紫铜进行脉冲旁路耦合电弧MIG熔钎焊,并对接头显微组织、物相成分及力学性能进行分析。结果表明:通过控制焊接热输入可以获得成形良好的铝/铜熔钎焊搭接接头。焊接接头由铝侧熔合区、焊缝区和铜侧类钎焊区组成,其中铜侧类钎焊区可分为金属间化合物层区和Al-Cu共晶区两部分。焊缝区组织为珊瑚状Al-Cu共晶体均匀分布在α(Al)固溶体中;铜侧金属间化合物层主要由条块状Al_2Cu组成。随着焊接热输入的增大,金属间化合物层的厚度在增大,而接头的抗拉强度先增大后减小;当熔化的焊丝及铝母材在铜母材上润湿良好并且焊缝与铜母材之间金属间化合物的厚度较小时,接头抗拉强度达到最大值,为167.7 MPa。     

钛合金与铝合金异种金属焊接的研究现状

对钛/铝异种金属焊接过程中脆性Ti-Al金属间化合物的控制方法进行了综述，介绍了熔化焊(激光焊、电子束焊)、钎焊、熔钎焊、扩散焊、搅拌摩擦焊及爆炸焊的研究现状，并对存在的问题与发展趋势进行了讨论。结果表明，钛/铝焊缝中极易形成脆性的Ti-Al金属间化合物，导致钛/铝接头强度的降低。在激光焊、电子束焊过程中，通过热源偏移的方式可以降低Ti-Al金属间化合物含量；采用合理的中间层，既能降低Ti-Al金属间化合物的含量又能形成塑性更好的金属间化合物。采用熔钎焊工艺并选用合适的填充材料，可以有效地抑制Ti-Al金属间化合物的生成。采用扩散焊工艺、通过添加中间层、在钛表面渗铝及合理控制工艺参数，能有效减少Ti-Al脆性金属间化合物的生成，但接头的抗拉强度不高。采用搅拌摩擦焊并通过添加中间层抑制钛/铝接头中Ti-Al脆性金属间化合物的形成，获得性能良好的钛/铝接头，但会受到焊件的形状的影响。采用爆炸焊工艺，可以细化界面中的金属颗粒，提高钛/铝接头的强度。     

旁路分流电弧钎焊钛/钢异种金属接头特性分析

以旁路分流电弧焊方法为技术手段,以S211铜合金为填充钎料,进行钛/钢异种金属电弧钎焊工艺试验. 利用光学显微镜、扫描电镜、万能拉伸试验机等,对钎焊接头的宏观及微观组织、元素分布、抗拉强度进行分析,并利用显微硬度仪分析钎焊接头硬度的变化趋势. 结果表明,采用该方法可获得成形良好的钛/钢异种金属钎焊接头,未见明显的焊接缺陷;硬度测试发现钛/铜界面处的硬度明显升高,这与钛/铜区域易形成Ti-Cu金属间化合物有关;钎焊接头的断裂发生在铜/钛侧,断裂方式属于韧-脆混合断裂,抗拉强度为291.55 MPa,约为铜钎料强度的88%.     

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.     

脉冲电流对钛/铝异种金属熔钎焊界面特征的影响

采用填丝脉冲钨极氩弧焊(P-GTAW)对TA15钛合金与2024铝合金进行焊接试验. 分析脉冲电流对钛/铝异种金属界面结合特性的影响;观察接头厚度方向不同位置Ti/Al界面显微组织特征,并对界面反应层的物相组成和化学元素分布进行分析. 结果表明,采用P-GTAW实现了钛与铝异种金属薄板的对接,钛合金发生微量熔化,与铝合金形成熔钎焊结合;通过采用脉冲电流,改善了Ti/Al界面的能量密度分布,减小了接头厚度方向界面的显微组织差异;由于脉冲电流的作用,减少了Ti/Al界面附近连续脆性金属间化合物的生成,降低了接头的裂纹敏感性,提高了接头的性能.     

Al6061/TA2异种金属冷金属过渡焊接性分析

以AlSi₅ 焊丝对6061铝合金和TA2纯钛进行CMT熔钎焊,采用SEM,EDS分析焊接接头的微观组织特征,并通过拉伸试验对接头进行力学性能评定.结果表明,焊接过程稳定,焊缝成形美观.所得到的焊接接头具有熔焊和钎焊两部分,其中局部熔化的铝母材与熔融的焊丝混合后形成焊缝,焊缝金属与微熔的钛母材形成三个钎焊界面.钎焊界面主要成分为TiAl₃金属间化合物,其厚度较薄.此外,界面附近还有一些随机分布的棒状的TiAl₃金属间化合物.焊接过程中,随着焊丝偏移量的增加,焊缝力学性能提高.参数优化后的接头抗拉强度较高,且断裂在铝热影响区.     

工业纯钛TA2/紫铜T2异种金属CMT焊接接头的微观组织和腐蚀性能

采用冷金属过渡技术(CMT)对工业纯钛TA2和紫铜T2异种金属薄板进行对接焊.焊接过程中,使焊丝偏向铜的一侧,铜母材和焊丝熔化形成熔焊接头,熔化的填充材料润湿钛母材,形成钎焊界面,实现钛和铜的熔钎焊连接.使用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和力学试验研究焊接接头的组织以及连接机理.在室温下10%HCl溶液中,研究钛/铜异种金属CMT焊接接头的腐蚀行为.结果表明,钎焊界面由TiCu,Ti₂Cu,AlCu₂Ti等多种金属间化合物组成;焊缝区由铜基固溶体和Ti-Cu-Al-Ni-Fe五元素析出相组成;接头的抗拉强度达到205 MPa;焊接接头在室温10%HCl溶液中腐蚀7天后,钎焊界面出现腐蚀沟槽,14天后自行断裂.     

Mechanisms of joining aluminium A6061-T6 and titanium Ti–6Al–4V alloys by cold metal transfer technology

Abstract

Cold metal transfer (CMT) welding–brazing joining of Ti6Al4V and Al A6061-T6 was carried out using AlSi₅ wire. The joining mechanisms and mechanical properties of the joints were identified and characterised by scanning electron microscope, energy dispersive spectroscopy and tensile–shear tests. Desired CMT joints with satisfied weld appearances and mechanical properties were achieved by overlapping Ti on the top of Al. The joints had dual characteristics of a welding joint on the aluminium side and a brazing joint on the titanium side. Three brazing interfaces were formed for the joint, which increased the strength of the joint. An intermetallic compound layer was formed at the brazing interface, which included Ti₃Al, TiAl and TiAl₃. Two different fracture modes were also observed: one fractured at the welding/brazing interface and weld metal and the other at the Al heat affected zone (HAZ). Clearly, the joints fractured at the Al HAZ had higher tensile strength than those fractured at the welding/brazing interface and weld metal.     

纯铝1060/镀锌钢电阻点钎焊工艺及接头性能

采用电阻点钎焊进行了纯铝1060与SGCC热镀锌钢板的搭接试验,研究了接头界面组织,并测试了接头力学性能. 结果表明,试验所用铝硅（Al-Si）合金钎料润湿良好,焊后接头焊缝界面处产生了具有双层结构且厚度不均的金属间化合物,厚度小于10 μm;焊接电流为7.8 kA时,接头抗拉剪载荷达到峰值,约为4.72 kN,在相同工艺参数下,电阻点钎焊接头的抗拉剪载荷明显高于点焊接头;接头断裂大都发生在铝板侧,且主要在热影响区处而不在焊点处,说明点钎焊接头质量良好,但由于焊缝铝侧界面局部存在“未钎合”缺陷,焊缝界面会产生拉应力且在金属间化合物的应力作用下易产生裂纹.     

铝/钛异种金属激光/激光-CMT复合熔钎焊工艺及其组织与力学性能

选用5A06铝合金和Ti6Al4V钛合金为母材,ER4047焊丝和粉状Nocolok钎剂为填充材料,采用激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊两种焊接方法,并对两种焊接接头的微观组织和力学性能进行对比分析.结果表明,激光熔钎焊与激光-CMT复合熔钎焊在合适的焊接工艺下均容易获得连续、稳定的焊接接头.铝/钛激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊焊缝中部组织均为α-Al固溶体和Al-Si共晶组织.激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊均在钛合金上表面处界面反应层最厚,其厚度分别小于10和6μm.激光熔钎焊焊缝偏钛侧界面主要为锯齿状,激光-CMT复合熔钎焊焊缝偏钛侧界面主要为层片状.激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊焊接接头均断裂在焊缝区,焊接接头平均抗拉强度分别为252和209 MPa,激光熔钎焊比激光-CMT复合熔钎焊接头抗拉强度高20%,而激光-CMT复合熔钎焊比激光熔钎焊焊接效率提升约1.5倍.     

7075/TC4异种金属CMT Advanced+P熔钎焊特性分析

基于CMT Advanced+P焊接方法,以ER5356铝合金焊丝对7075铝合金和TC4钛合金组成的搭接接头进行熔钎焊试验,并对接头进行微观组织及力学性能分析.结果表明,焊接接头主要由焊缝区、铝合金侧热影响区和钎焊界面区组成;焊缝区主要是等轴晶;铝合金侧热影响区的晶粒表现出轧制特性,并在晶界附近析出大量金属间化合物;...     

Microstructure and Mechanical Properties of Plasma Arc Brazed AISI 304L Stainless Steel and Galvanized Steel Plates

Plasma arc brazing is used to join the AISI 304L stainless steel and galvanized steel plate butt joints with the CuSi3Mn1 filler wire. The effect of parameters on weld surface appearance, interfacial microstructure, and composition distribution in the joint was studied. The microhardness and mechanical tests were conducted to determine the mechanical properties of the welded specimens. The results indicated that good appearance, bead shape, and sufficient metallurgical bonding could be obtained when the brazing process was performed with a wire feeding speed of 0.8 m/min, plasma gas flow rate of 3.0 l/min, welding current of 100 A, and welding speed of 27 cm/min. During plasma arc brazing process, the top corner of the stainless steel and galvanized steel plate were heated and melted, and the melted quantity of stainless steel was much more than that of the galvanized steel due to the thermal conductivity coefficient difference between the dissimilar materials. The microhardness test results shows that the microhardness value gradually increased from the side of the galvanized steel to the stainless steel in the joint, and it is good for improving the mechanical properties of joint. The tensile strength was a little higher than that of the brazing filler, and the fracture position of weld joint was at the base metal of galvanized steel plate.     

7A52铝合金双丝焊接头的组织与性能

采用5A56焊丝对7A52铝合金进行双丝气体保护焊,对焊接接头的力学性能和显微组织进行了研究。结果表明,7A52铝合金焊接性能较好。因焊丝合金化学成分和结晶过程的影响,焊缝处是合金接头的薄弱环节。对于中厚7A52铝合金板,采用双丝气体保护焊方法可得到优良的焊接接头。     

电子束焊-钎焊复合焊T形接头组织性能分析

实现了TA15钛合金T形接头的电子束焊-钎焊复合焊接.采用扫描电镜、能谱分析仪和X射线衍射分析仪等测试手段,对接头的微观组织形貌、元素成分分布和界面反应产物等进行分析研究.并分别对复合焊接头和电子束焊接头的弯曲性能进行了比较分析.结果表明,在适当的工艺条件下,可以实现TA15钛合金T形接头的电子束-钎焊复合焊接.在电子束焊缝和钎焊缝的界面处存在Cu,Ni元素的扩散和界面反应.复合焊接头的塑性要优于电子束焊,其所承受的最大压强略低于电子束焊.     

钛/铝激光熔钎焊接头原位 TEM 拉伸断裂行为

对于钛/铝异种金属熔钎焊接头,钛合金侧界面金属间化合物层的形态、厚度对接头力学性能存在显著影响.传统微观组织表征 + 宏观力学性能测试的方法无法直观获得纳米尺度下裂纹的萌生及扩展过程.基于此,采用原位TEM表征技术,对钛/铝熔钎焊接头界面金属间化合物层处的拉伸断裂行为展开研究,阐明界面金属间化合物层对接头力学性能的影响规律.结果表明,金属间化合物层物相主要以TiAl相和TiAl₃相为主,在原位TEM拉伸过程中,焊缝熔合区铝合金晶粒内部容易发生位错塞积,裂纹倾向于在位错塞积处萌生扩展.界面层不是拉伸试样的薄弱区,试样倾向于在焊缝熔合区或钛合金侧发生断裂.     

包覆钎料铝-钢螺柱焊接头组织及性能

采用包覆钎料感应加热方法,以AlSi钎料作为焊缝填充金属,对Q235钢螺柱和6061铝合金进行钎焊.利用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析等表征方法,对接头的组织、成分和相组成等进行了分析.结果表明,AlSi钎料与铝母材反应充分,Si元素扩散至铝母材形成针叶状的共晶组织,焊缝近钢侧生成一条狭窄连续的Fe-Al金属间化合物,并沿垂直于铝基体的方向生成出胞状晶,金属间化合物层由Fe2Al5和FeAl3的混合相组织组成.力学性能测试表明,接头的抗剪强度最大为65 MPa,近钢侧金属间化合物的显微硬度值较高,接头断裂在金属间化合物区域,属于延性断裂.