铝/铜异种金属电阻热辅助超声波缝焊工艺特性

1060纯铝箔作为中间层,通过电阻热辅助超声波缝焊的方式实现1 mm厚度6061铝合金和T2紫铜异种金属焊接,分析了焊接过程中电阻热对铝/铜焊接接头焊缝成形、界面形貌、温度场以及力学性能的影响. 结果表明,采用单独超声波缝焊焊接铝/铜异种金属时,因产生的焊接能量较小,接头连接界面处仅局部区域位置形成连接,接头拉剪强度为45 MPa. 但在电阻热辅助超声波缝焊过程中,电阻热的加入能够有效预热工件,令待焊材料表面发生软化,在高频振动作用下,接头连接界面处形成有效连接. 同时,引入电阻热提高了铝/铜界面处温度,由单独超声波缝焊的140 ℃增加至190 ℃,界面处原子扩散距离增加,获得焊接接头的拉剪强度增加至75 MPa,相对前者接头拉剪强度提高67%.     

SiCP/Al复合材料的真空扩散钎焊

文中采用Al/Cu/Al复合箔扩散钎焊SiC_P/Al复合材料,采用SEM,EDS,XRD分析接头界面组织,研究了钎焊温度对接头界面组织及力学性能的影响,并结合Al-Cu二元相图分析接头形成机制.结果表明,固定连接压力为1 MPa,保温时间为10 min,当钎焊温度从590℃升至640℃,接头界面产物由Al₂Cu+αAl共晶组织转变为断续的Al₂Cu金属间化合物,Al-Cu液相向两侧母材扩散的距离增加,接头的抗剪强度呈现先增大后减小的变化趋势.当钎焊温度为620℃,保温时间为10 min,连接压力为1 MPa时,接头的抗剪强度达到最大值69 MPa.     

有机溶剂保护对Al/Ni扩散连接的影响规律研究

采用有机溶剂保护实现了纯铝和纯镍的扩散连接。利用扫描电子显微镜、能谱分析以及X射线衍射等分析手段,确定了Al/Ni扩散连接接头典型的界面结构为Al/Al_3Ni_2/Ni。在扩散连接过程中利用有机溶剂防止铝表面发生二次氧化,相比直接扩散连接可得到更好的焊接质量。研究了连接温度对Al/Ni接头界面结构的影响规律,随着连接温度的升高各反应层厚度逐渐增加。当连接温度为490℃,连接时间为60 min,连接压力为2 MPa时,接头抗剪强度达到最大值,为17.83 MPa,比该工艺下直接扩散连接得到的焊接接头强度提高了约55%。     

TiAl/Ti/Nb/GH99扩散连接接头的界面组织结构及接头强度

采用Ti/Nb复合中间层对TiAl与镍基高温合金(GH99)进行扩散连接.采用扫描电镜、电子探针和X射线衍射等手段对连接接头的生成相及界面组织结构进行分析,采用抗剪强度测试对接头的连接强度进行评价.结果表明,GH99/Nb/Ti/TiAl的典型界面结构为GH99/(Ni,Cr)ss/Ni3Nb/Ni6Nb7/Nb/(Ti,Nb)ss/α-Ti+(Ti,Nb)ss/Ti3Al/TiAl.当连接温度为900℃,连接时间为30 min,连接压力为20 MPa时,所得接头抗剪强度最高为273.8 MPa.随着连接温度的升高,界面组织结构及反应层厚度发生变化.当连接温度T>900℃时,界面处生成对接头强度有不利影响的Ni6Nb7反应层;根据试验结果,进一步分析了各反应层的形成过程,揭示了GH99/Nb和Nb/Ti/TiAl的界面扩散反应机制.     

93W/Ni/Mo1接头的等离子活化扩散焊接研究

利用等离子活化技术对93W/Ni/Mo1进行真空扩散焊接,用剪切强度和显微硬度表征焊接接头的力学性能,对焊接界面和接头断口物相及微观结构进行表征分析。结果表明,焊接温度低于800℃时,焊接界面有孔洞,焊接温度高于800℃时,焊接界面良好。焊接接头的剪切强度随着焊接温度的升高先升高后降低,在焊接温度为800℃时接头强度最大为100.2 MPa。焊接温度低于800℃时,焊接界面发生扩散形成固溶体;焊接温度高于800℃时,Ni/Mo1界面生成MoNi高硬度金属间化合物,降低焊接接头结合强度。93W/Ni/Mo1焊接接头的断裂破坏主要发生在Ni/Mo1扩散界面。     

钴/镍复合中间层真空扩散连接钨与钢

以钴粉/镍箔为复合中间层,采用800,900和1 000 ℃等三种连接温度,加压10 MPa并保温120 min的工艺条件,对钨/钢真空扩散连接. 研究了接头的微观组织、成分分布、力学性能及断口特征. 结果表明,连接温度为800 ℃和900 ℃时,钨/中间层界面金属间化合物生成很少,对应接头抗剪强度分别为186 MPa和172 MPa,断口均位于钨母材中近界面的位置,为典型解理断裂形貌;当连接温度升至1 000 ℃时,钨/中间层界面生成厚度小于2 μm的连续金属间化合物层,接头抗剪强度降至115 MPa,断裂也发生在钨母材中近界面的位置,断口大部分区域为沿晶断裂特征.     

无镀镍铜/铝低温钎焊工艺优化

先在铝板表面用刮擦钎焊法搭配M51钎料进行涂层处理,再将铜板与铝板使用焊锡进行钎焊连接。研究了涂层温度对涂层金属与铝基体结合效果的影响,确定了最佳的涂层温度;采用正交试验研究了铜/铝板的分层钎焊,将焊接件的剪切强度作为试验指标,以极差法为分析手段,确定了焊接参数的影响程度以及最佳焊接参数,同时对最优焊接参数下焊接件的微观形貌及界面元素扩散行为进行了研究。结果表明:当涂层温度为350℃时,涂层与铝基体结合效果最佳;焊接电流对铝铜焊接接头的拉伸力影响最显著,当焊接电流为100 A、焊接温度为210℃,焊接压力为0.3 kN时,铜铝板实现了有效连接,剪切强度为24.6 MPa;铝铜接头结合面平整,并且界面处存在一定厚度的扩散层,铝铜焊接接头的连接主要依靠元素扩散实现。     

扩散焊工艺对316L钢接头力学性能影响及优化研究

为了提高紧凑高效换热器性能,文中以316L钢扩散焊接头为研究对象,对其在不同焊接温度、压力及保温时间等工艺下性能进行了协同研究。结果表明：接头强度和韧性均随焊接温度的升高而提高,当焊接温度超过1 060℃时,其屈服强度变化较小;接头的强度和韧性均随焊接压力的升高而提高,当压力超过10 MPa时,其强度变化趋势变化相对较小,但变形量较大;随着保温时间的延长,接头的屈服强度变化幅度较小,而抗拉强度和韧性则逐渐提高;焊接温度为1 060,1 120℃,焊接压力为10 MPa时,变形基本维持在2%左右;当焊接温度为1 120℃,焊接压力为7 MPa,保温时间为120 min时,接头性能略高于连接压力为10 MPa时的强度,但变形百分比可降低到1.3%左右。因此,当焊接温度为1 060℃时,焊接压力为10～13 MPa,保温时间为60～120 min为推荐的较优工艺参数;当焊接温度为1 120℃时,焊接压力为7～10 MPa,保温时间为60～120 min为推荐的最优工艺参数。     

Al2O3弥散铜/纯铜扩散焊工艺

采用真空扩散连接工艺,对Al2O3弥散强化铜/纯铜的连接进行了试验研究.用扫描电镜分析了Al2O3弥散强化铜/纯铜扩散界面组织结构,研究了工艺参数对界面结合状态和组织结构的影响.通过正交试验得出各因素对接头抗拉强度的影响大小依次为:扩散温度＞压力＞保温时间.正交试验结果表明:焊接温度为550℃,保温时间为3h,压力为25 MPa时,可获得组织均匀致密、界面连续的Al2弥散铜/纯铜扩散焊接头,且接头抗拉强度高达116.9 MPa.     

TC4钛合金与0Cr18Ni10Ti不锈钢真空热轧连接

利用真空热轧焊接的方法实现了镍作中间层材料的TC4钛合金与0Cr18Ni10Ti不锈钢板的连接.通过扫描电镜、能谱、X射线衍射等方法对连接界面的微观结构进行了描述,测试了Ni-TC4连接界面的金属间化合物层的成分,研究了焊接温度对焊接接头连接强度的影响规律.结果表明,金属间化合物层的厚度随着焊接温度的升高而增大,接头连接强度随之降低,当焊接温度为760℃、压缩率为20%、轧制速度为38 mm/s时焊接接头的抗拉强度达到最高值452.1MPa.拉伸试样断口均呈脆性断裂特征,XRD分析表明,在拉伸试样断口处存在多种Ni-Ti的金属间化合物.     

冷热冲击对无铅钎料可靠性的影响

文中对比了一种新型低银钎料Sn-Ag-Cu-Bi-Ni（SACBN07）与市场上的SAC305,SAC0307两种无铅钎料的抗冷热冲击性能.利用纳米压痕试验等微观测试方法研究时效后界面组织及力学性能的变化.结果表明,SACBN07的抗冷热冲击性能最好,焊点失效后三种材料中裂纹的扩展路径不同,SAC305失效裂纹位于体钎料中,SACBN07钎料断裂位置逐渐由钎料基体转移到金属间化合物（IMC）层中,而SAC0307断裂位于界面IMC中;钎料中Bi,Ni元素的加入有效地抑制了IMC的生长,相同冷热冲击时间,SACBN07钎料中界面IMC厚度最薄;SACBN07体钎料的硬度受冷热冲击影响最小,时效后仅降低了8.6%,而SAC305与SAC0307分别降低了12.5%和28.3%.     

The study on interfacial bonding strength of Ag-Ni, Ag-Cu in cold pressure welding

The area of combination actually is a kind of interfacial phenomena that exist on the surface or thin film. The properties of interface have important effect on the whole welded joint, even decide directly the interfacial bonding strength.The bonding strength of metals in cold pressure welding such as Ag-Ni (they are hardly mutual soluble ) and Ag-Cu( they are limited soluble ) are discussed in this paper. The results of the tensile test suggest that two kinds of welded joints have enough strength to satisfy with the demand for being used. Moreover, thermodynamics, crystal logy, physics and metal electronic microscopic analysis etc are adopted to further calculate the bonding strength. The results of test and theoretical analyses prove that Ag-Ni, Ag-Cu, especially, for Ag-Ni can .form strong welded joint which is higher than that of the relative soft base metals in cold pressure welding.     

压力对FGH96/GH4169高温合金惯性摩擦焊接头性能的影响

在惯性摩擦焊机上对FGH96/GH4169高温合金进行了焊接,焊后利用光学显微镜、扫描电镜以及拉伸试验机等设备分析了接头的微观组织形貌、显微硬度、拉伸性能及断口形貌. 结果表明,摩擦焊近界面处最高温度接近1 100 ℃,界面处温度超过强化相固溶温度. 焊缝区组织为细小的等轴晶粒,晶粒尺寸远小于母材,热力影响区发生了拉伸变形. 焊后接头热力影响区处的强化相部分重溶,接头界面细晶区的强化相完全重溶. 随压力增大,Co原子的扩散距离增加,接头室温抗拉强度和高温抗拉强度有所升高,断裂位置位于GH4169侧热力影响区,断裂形式为韧性断裂.     

焊接时间及焊接温度对Sn35Bi0.3Ag/Cu焊接接头性能的影响

分别在不同焊接时间和不同焊接温度下制备了Sn35Bi0.3Ag/Cu焊接接头,采用扫描电子显微镜(SEM)、万能拉伸试验机、超声波成像无损探伤检测仪等测试手段,研究了焊接时间(1～9 min)和焊接温度(210～290℃)对Sn35Bi0.3Ag/Cu焊接接头微观结构和力学性能的影响.结果表明,在焊接过程中,Cu元素扩散到焊接界面处,形成了(Cu₆Sn₅,Cu₃Sn)界面层,同时发现生成的Ag3Sn相能够抑制界面层的生长.随着焊接时间的延长或焊接温度的升高,反应层变厚,抗剪强度先增大后减小.对焊接接头断口形貌分析发现,焊接接头的断裂由Bi相颗粒及Cu₆Sn₅颗粒共同作用.焊接接头的断裂发生在IMC/焊料一侧,Bi相颗粒及Cu6Sn5颗粒共同影响着接头的抗剪强度.此外,当焊接时间为3 min、焊接温度为230℃时,接头的钎着率最大,为99.14%,抗剪强度达到最大值,为51.8 MPa.     

基于Simufact的Q345钢-15℃时T形平角焊的仿真

在低温环境下焊接时,由于焊接部位受不均匀的加热及冷却,会导致焊接接头产生裂纹,为了提高焊接结构的制造质量和使用性能,减少焊接结构因焊接引起的破坏性事故。运用Simufact-Welding软件对T形接头用焊条电弧焊在环境温度为-15℃时进行焊接仿真。在其他参数相同的情况下,对比分析了焊件预热到150℃和未预热时的热循环、变形、等效应力和t8/5,结果表明:前者方法下同一采样点处的峰值温度值比后者方法下对应量的值大;同理,收弧处的变形量减小,焊缝处和近缝区的变形量略有增大;焊缝处采样点的等效应力减小;焊缝处采样点的t8/5时间增大。因此,合理地控制预热温度,减小晶粒脆化,适当增大t8/5时间,有利于缓解接头的冷却速度,减小淬硬倾向。     

铝/镀镍钢焊接头的组织形貌及力学性能分析

采用超声焊接对0.1 mm铝/镀镍钢片进行焊接研究,调整焊接工艺并获得不同的焊接接头。利用力学性能测试、硬度测试和接头焊缝组织试验,观察分析接头强度和硬度的变化,总结了接头形成的机理。结果表明:焊接时间与焊接振幅相对于焊接压强对接头强度的影响较大;焊接振幅对接头硬度的影响程度大于焊接时间,说明焊接振幅可提高金属晶粒的细化程度;超声焊接可破碎金属表面氧化膜,且焊接结合区未发现严重的熔化现象,而结合面的金属键合作用和物理冶金反应对接头的形成过程起了关键作用,是实现固相连接的基础。     

采用非夹层液相扩散焊连接铝基复合材料

采用真空扩散焊焊接铝基复合材料ＳｉＣｗ／６０６１Ａｌ通过系列试验研究了焊接工艺参数对接头强度的影响。结果表明：该材料扩散焊时,焊接温度是影响接头强度的主要工艺参数,当焊接温度介于基体铝合金液－固两相温度区间时,接合面上出现了液态基体金属,可获得较高的接头强度。     

Ti-23Al-17Nb激光焊接接头的组织性能研究

通过室温和高温拉伸性能测试研究焊后热处理和同步预热对Ti-23Al-17Nb(原子分数,下同)合金CO_2激光焊接接头性能的影响.结果表明,接头室温和高温拉伸性能低,焊后真空热处理提高接头室温和高温拉伸性能,仍低于母材;同步预热接头室温强度和塑性与母材相当,高温强度与焊后热处理效果相当.组织分析显示,焊缝存在两个腐蚀衬度区,组织为B2相,热影响区晶粒由熔合线到母材逐渐细化,焊后热处理和同步预热改变β相基体上α2相的析出.     

GH4169合金与FGH96合金惯性摩擦焊接头组织和力学性能

在主轴转速为650 r/min、转动惯量为340 kg·m2、焊接压力为450 MPa焊接参数下，实现GH4169与FGH96异质材料惯性摩擦焊接，并对焊后热处理的接头进行显微组织与力学性能分析.在焊接热-力耦合作用下，焊接接头不同区域的金相组织发生变化，晶粒出现不同程度的细化、变形，基体强化相出现不同程度的溶解、变形.焊接接头显微硬度呈"山峰"状分布特征，焊接接头室温抗拉强度平均值为1 366 MPa，高温抗拉强度平均值为1 176.7 MPa，在650℃，641 MPa条件下的平均持久寿命为215 h，焊接接头具有良好的综合力学性能.