钛合金与不锈钢的超塑性扩散连接研究

采用镍箔作为中间过渡层,在真空下对TC4钛合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢进行了微细晶超塑性扩散连接。通过扫描电镜、X射线衍射及剪切强度试验等方法,对连接接头进行了微观分析和剪切强度测试。结果表明:采用镍箔作中间过渡层,能有效地防止铁与钛、碳间的相互扩散和迁移,避免界面上更多的金属间化合物产生,从而提高了接头性能。在连接温度为790℃、连接压力为3MPa,连接时间为30min的条件下,可获得钛合金与不锈钢的牢固连接,接头剪切强度可达131.1MPa,且试样无明显变形。     

相变超塑性扩散连接方法及工艺研究

利用相变超塑性现象，在自制的电阻加热扩散连接试验机上，对扩散连接的方法以及热作模具钢3Cr2W8V与H13扩散连接接头的性能进行了试验研究，分析了不同条件对接头显微组织和连接效果的影响。结果表明：本试验条件安优选工艺参数连接的试样在拉断试验时，断裂发生在基体处，表明接头强度已不低于基体强度。     

钛合金与不锈钢的相变超塑性扩散焊工艺

用相变超塑性扩散焊法实现了钛合金TA17与不锈钢0Cr18Ni9Ti之间的连接.研究了工艺参数对接头强度的影响,得到试验条件下钛合金与不锈钢焊接的优化工艺参数为循环上限温度890℃, 循环下限温度800℃, 循环次数10, 焊接压力5MPa, 循环加热速度30℃/s.在优化的工艺条件下,接头强度达到307MPa,而焊接时间仅为160s.对拉伸断口进行了扫描电镜观察、能谱分析和X射线衍射分析,发现断裂沿FeTi和β-Ti层之间的某一个位置发生,FeTi金属间化合物层是接头的最薄弱环节.对接头进行了能谱分析,结合Fe-Cr-Ti三元相图发现,钛合金与不锈钢之间的反应区内依次形成了σ、Fe2Ti、FeTi和β-Ti层.     

镍作中间层脉冲加压扩散连接钛合金与不锈钢

采用纳米Ni粉、纳米Ni镀层、Ni箔作中间过渡层,对TA17近。型钛合金与0Cr18Ni9Ti不锈钢进行了脉冲加压扩散连接,接头抗拉强度分别达到了175,212,334MPa。在金相显微镜下,对拉伸断口形貌进行了观察和分析;利用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射分析（XRD）测定了连接接头各区域内的微区成分和物相。结果表明,纳米Ni粉致密度不够高,纳米Ni镀层质量不够高,在很大程度上限制了接头强度的提高;Ni箔中间层的存在成功地阻止了Fe与Ti之间的互扩散,避免了形成脆而硬的Fe—Ti系金属间化合物。     

后期固溶处理对2205双相不锈钢超塑性扩散连接的影响

针对2205双相不锈钢超塑性扩散连接结构中σ相导致构件性能较差的问题,对2205双相不锈钢超塑性扩散连接后的试样进行后期固溶处理,结果发现,固溶处理能够溶解组织中的σ相,提高扩散连接接头性能。2205双相不锈钢在1 000℃,5min,10MPa条件下扩散连接后的界面结合强度为430MPa,基体强度为780MPa。经过1 350℃,10min的固溶处理后,界面结合强度达530MPa,比固溶前提高了约23%。固溶时间10min,固溶温度1 050℃~1 350℃时,固溶后的界面结合强度均高于固溶前,但界面结合强度随固溶温度的升高逐渐下降,当固溶温度为1 050℃时,界面结合强度达685MPa,达到固溶前基体强度的88%。     

后期固溶处理对2205双相不锈钢超塑性扩散连接的影响

针对2205双相不锈钢超塑性扩散连接结构中σ相易导致构件性能差的问题,对2205双相不锈钢超塑性扩散连接后的试样进行后期固溶处理,发现固溶处理能够溶解组织中的σ相,提高扩散连接接头性能。2205双相不锈钢在1 000℃,10MPa保温保压5min,条件下扩散连接后的界面结合强度为430MPa,基体强度为780MPa。经过1350℃,10min的固溶处理后,界面结合强度达530MPa,比固溶前提高了约23%。固溶时间10min,固溶温度1 050℃~1 350℃时,固溶后的界面结合强度均高于固溶前,但界面结合强度随固溶温度的升高逐渐下降,当固溶温度为1 050℃时,界面结合强度达685MPa,达到固溶前基体强度的88%。     

钛合金多层板超塑成形/扩散连接数值模拟及工艺研究

超塑成形/扩散连接技术在产品轻量化、整体化方面正得到更广泛的应用。本文以成形件质量为控制目标,通过数值模拟与试验分析相结合的方法对钛合金多层板超塑成形/扩散连接技术进行了研究。通过MARC有限元分析软件建立了多层板SPF/DB有限元分析模型,模拟预测钛合金板料的壁厚分布规律,并获得优化的压力-时间(P-t)曲线,为后续试验的成形气压控制提供参考依据。基于模拟优化,通过工艺试验得到了良好的超塑扩散连接四层板结构件,实现了SPF/DB成形过程控制的科学化。     

表面纳米化钛合金与不锈钢脉冲加压扩散连接

采用高能喷丸（HESP）对TA17钛合金和0Cr18Ni9Ti不锈钢棒材的端面进行了表面自纳米化（SSNC）处理,在端面获得了一定厚度的纳米晶组织层。将钛合金和不锈钢的纳米化处理端面对接,在Gleeble-1500D热模拟试验机上进行脉冲加压扩散连接。对接头进行了拉伸试验,并对断口和接头显微组织进行了研究分析。结果表明,接头强度高达384．0MPa,与在相同条件下获得的常规粗晶的接头强度相比,有显著的提高。接头在拉伸时发生脆性断裂,接头剖面的显微硬度随显微组织而变化。     

MB15超塑性镁合金扩散连接试验

根据原子扩散理论对MBl5超塑性镁合金进行了扩散连接工艺研究。扩散连接试验前采用三种不同方法去除MBl5镁合金表面的氧化膜，从中选出最佳方法。在Gleeble-1500型热／力模拟试验机上，对超塑性MBl5镁合金进行了在不同连接工艺条件下的扩散连接，在电子万能试验机上对扩散连接接头进行了剪切强度试验，从而获得了MBl5超塑性镁合金的最佳扩散连接工艺参数。利用金相显微镜、扫描电镜(SEM)，对扩散连接接头微观组织进行分析，得出了MBl5超塑性镁合金主要是通过原子扩散和晶粒长大造成的原始焊接表面晶界的移动，促使接头表面原子充分扩散，形成牢固的连接。     

钛合金／镍箔／不锈钢脉冲加压扩散连接界面结构及接合强度

采用纯镍箔作中间过渡层，在脉冲加压扩散连接工艺下，对TA17钛合金与0Cr18Ni9Ti不锈钢进行了连接试验，并测定了接头的拉伸强度。结果表明：采用镍箔作中间过渡金属的脉冲加压扩散连接，实现了钛合金与不锈钢的高效良好连接，接头抗拉强度达到了334MPa。采用金相显微镜和扫描电镜，对拉伸断口形貌进行了观察和分析；利用能谱仪（EDS）测定了拉伸断口各区域内的微区成分；并对拉伸断口进行了剥层试验。结果表明：拉伸断裂发生在Ni-Fe和Ni—Ti之间，Ni-Fe和Ni—Ti区均承载拉伸力，中间层Ni的存在成功地阻止了Fe与Ti之间的互扩散。     

钛合金和不锈钢的扩散焊接研究进展

钛合金和不锈钢的异种金属结构具有广阔的应用前景,但实现其应用的关键是两者可靠的连接。综述了钛合金和不锈钢焊接存在的问题以及国内外扩散焊接研究进展,并提出了进一步的研究方向。     

钛合金与不锈钢扩散焊接研究进展

分析了钛合金与不锈钢的物理化学性能的差异对焊接接头性能的影响,综述了国内外钛合金与不锈钢扩散焊接的研究现状,对钛合金与不锈钢的焊接界面进行表面自纳米化处理后,在扩散焊接过程中能够显著提高原子扩散系数,抑制脆性金属间化合物生长,改善接头组织和提高接头综合性能。展望了钛合金与不锈钢扩散焊接的发展趋势。     

中间过渡金属对钛合金与不锈钢扩散焊接头强度的影响

采用加中间过渡金属的工艺方法，对钛合金ＴＣ４与不锈钢１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ扩散焊接头的结合强度进行了试验研究，利用扫描电镜，电子探针仪等对接头进行了微观分析。结果表明，采用纯镍作中间过过渡金属虽然有效地防止了钛与铁，碳间的相互扩散和迁移，但在镍与钛之间却形成了金属间化合物薄层，致使接头的最高强度在３８０ＭＰａ左右；采用钒＋铜复合过渡金属彻底地消除了钛合金－不锈钢接头中的金属间化合物和碳化物。     

Impulse Pressuring Diffusion Bonding of Titanium to Stainless Steel Using a Copper Interlayer

采用Cu作中间层对工业纯钛和1Cr18Ni9不锈钢进行了脉冲加压扩散连接。在连接温度850 ℃,脉冲压力8~20 MPa工艺条件下,在120~180 s时间内即实现了钛与不锈钢的有效连接,与传统扩散焊相比连接时间大幅缩短。在Ti/Cu界面生成了大量的Ti-Cu金属间化合物;而在Cu/不锈钢界面只生成了Cu在奥氏体不锈钢中的固溶体,Cu中间层有效地阻隔了Ti与不锈钢之间的扩散和反应。在连接时间为120 s时得到了最大的连接强度346 MPa。在拉伸载荷下,接头沿Ti/Cu界面发生脆性断裂。脉冲加压扩散连接能在一定程度上降低界面金属间化合物对接头性能的有害作用,提高接头强度,但不能完全消除界面金属间化合物对接头的不利影响。     

CuAlBe高强度阻尼合金与不锈钢扩散焊接头组织

以Ｎｉ箔作中间层对新型舰船准行器用阻尼材料ＣｕＡｌＢｅ合金与１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔ９不锈钢固相扩散焊接头的微观组织及断口形貌进行了电镜、电子探针线扫描、Ｘ射线衍射及微区能等微观分析。结果表明,焊接热循环易使ＣｕＡｌＢｅ合金近界面和成粗大β相,α相沿晶界网状分布这将引起热弹必马一阻尼功能退化,同时,ＣｕＡｌＢｅ合金与１Ｃｕ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢两者塑性变形能力的差异及Ｃｕ－Ｎｉ界面Ｋｉｒｋｅｎｄａｌｌ}效     

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。     

氧化铝陶瓷与不锈钢扩散连接研究

先在氧化铝陶瓷表面用真空蒸发镀膜的方法镀一层镍膜，再以纯镍粉为中间层材料，实现了氧化铝陶瓷与AISI201不锈钢的扩散连接。对连接接头进行了抗剪强度测试和微观形貌及相结构分析。结果表明：在连接温度900℃，保温时间2h，连接压强30kPa的条件下接头剪切强度最高可达20．7MPa；扩散连接过程中生成了A1Ni金属间化合物。     

表面纳米化钛合金与不锈钢扩散连接

采用高能喷丸(HESP)对TA17钛合金和0Cr18Ni9Ti不锈钢棒材的连接面进行了表面自纳米化(SSNC)处理,在连接面获得了一定厚度的纳米晶组织层。将钛合金和不锈钢的纳米化处理连接面对接,在热模拟试验机上进行恒温恒压和脉冲加压扩散连接。测试接头拉伸强度,并对断口和接头显微组织进行分析。结果表明,采用脉冲加压扩散连接,接头界面处生成的金属间化合物层较薄,接头抗拉强度高达384.0MPa;断口呈脆性断裂特征。