纯铝中间层的Al/Ti钎焊接头微观组织及力学特性

采用纯铝中间层和Zn-Al钎料实现了TC4钛合金和2A12铝合金的非真空刮涂钎焊。借助扫描电镜和能谱分析等测试手段,分析了接头的界面组织结构、界面反应产物。借助电子万能试验机对室温抗拉强度进行了测试。结果表明:TC4钛合金和2A12铝合金的连接接头成形良好,钎焊接头Ti侧界面产物仅有一种金属间化合物TiAl3相;试样接头均断裂于Zn-Al钎料中,钎焊温度为420℃,最高抗拉强度可达到201 MPa。     

Sn-3.0Ag-0.5Cu-3.0Bi钎料对SiCP/6063Al复合材料真空钎焊接头组织的影响

采用自制Sn-3.0Ag-0.5Cu-3.0Bi合金对Si CP/6063Al复合材料进行真空钎焊。通过SEM、EDX实验方法分析钎料与化学镀镍后Si CP/6063Al复合材料真空钎焊接头的显微组织。结果表明:无铅钎料Sn-3.0Ag-0.5Cu-3.0Bi合金显微组织主要由富Sn相、共晶组织和单质Bi构成;其显微组织形成机制可以用化学亲和力来表征,元素间的化学亲和力参数越大,越容易形成化合物;Si Cp/6063Al复合材料真空钎焊后的焊缝组织致密,钎料对镀镍复合材料的润湿性良好;界面生成的IMC为(CuxNi1-x)6Sn5,其晶体结构与Cu6Sn5相似,只是部分Cu原子被Ni取代。     

SiCp/Al复合材料真空软钎焊接头性能研究

用自主研发的In-48Sn-1Ag新型无铅钎料对镀镍后体积分数为15％的SiCp/6063Al复合材料进行真空钎焊.钎焊温度为180、185、190、195、200℃,保温时间为15、20、25、30 min.通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、物相分析(XRD)及抗剪切强度测试等手段对钎料合金及钎焊接头的组织和性能进行分析.结果表明:钎料合金中主要存在In?Sn4、AgIn2、In3Sn相.接头剪切强度随钎焊温度和保温时间增加先增后降,当钎焊温度为190℃,保温时间为20 min时,钎焊接头的剪切强度最高,达16.61 MPa,此时钎料与复合材料表面的镍层结合最好,断口形貌以脆性断裂为主的脆-韧共存混合断裂.     

Ti/Al3Ti叠层复合材料冲击损伤建模及失效分析

针对Ti/Al_3Ti叠层复合材料的冲击损伤问题,建立具有界面层的Ti/Al_3Ti叠层复合材料有限元模型。基于仿真技术模拟Ti/Al_3Ti叠层复合材料受子弹冲击时的界面损伤过程,分析冲击载荷作用下Ti/Al_3Ti两相间界面损伤对材料失效形式的影响。结果表明:在Ti/Al_3Ti叠层复合材料被子弹冲击后,表面Ti层剥离较严重,产生径向裂纹及花瓣形开裂等失效形式;在拉伸波作用下,脆性相Al_3Ti产生放射性损伤,同时界面层遭到破坏,导致Ti层和Al_3Ti层发生脱层;随着子弹速度的降低,位于靶板底端的材料塑性变形增加,子弹击穿靶板后,靶板背面材料发生显著的花瓣形变形。     

Mg/Cu共晶反应钎焊微观组织及力学特性分析

采用共晶反应钎焊连接工艺对Mg/Cu异种材料进行连接,研究不同温度对接头微观组织及力学特性的影响。采用扫描电镜对焊接接头的微观组织进行研究,采用拉伸试验机研究接头的力学特性。研究表明：在焊接温度为500 ℃,焊接接头强度最高,最高抗拉强度为54 MPa,断口呈现脆性断裂特性。     

Mg-4Y-2.5Nd-0.6Zr合金微观组织及力学特性的研究

利用光学显微镜、XRD衍射分析仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、万能拉伸试验机等仪器设备研究了Mg-4Y-2.5Nd-0.6Zr合金铸态、固溶态和峰时效态的微观组织、室温和高温力学特性及断裂行为。结果表明：合金的铸态组织主要由α-Mg、Mg41Nd5和Mg24Y5组成;经固溶处理,共晶组织完全溶入基体,仅残余方块相Mg24Y5;再经时效处理,晶内弥散析出大量β″和β′相,有效强化了合金,对应的室温抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为292、215 MPa和4%;随着拉伸温度的提高,峰时效态合金的强度逐渐降低、伸长率逐渐增加,室温断裂类型为解理断裂,而250℃的断裂方式表现为准解理断裂。     

Mg-4Y-2.5Nd-0.6Zr合金微观组织及力学特性的研究

利用光学显微镜、XRD衍射分析仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、万能拉伸试验机等仪器设备研究了Mg-4Y-2.5Nd-0.6Zr合金铸态、固溶态和峰时效态的微观组织、室温和高温力学特性及断裂行为。结果表明:合金的铸态组织主要由α-Mg、Mg41Nd5和Mg24Y5组成;经固溶处理,共晶组织完全溶入基体,仅残余方块相Mg24Y5;再经时效处理,晶内弥散析出大量β″和β′相,有效强化了合金,对应的室温抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为292、215 MPa和4%;随着拉伸温度的提高,峰时效态合金的强度逐渐降低、伸长率逐渐增加,室温断裂类型为解理断裂,而250℃的断裂方式表现为准解理断裂。     

钎焊温度对SiCp/Al复合材料焊接接头组织与性能的影响

采用真空钎焊方法研究钎焊温度对SiC_p/Al复合材料钎焊接头组织性能的影响。选用Al-Cu-Mg系钎料,添加一定量的Ni元素,通过分析钎料金相和测量断裂应变值选择最优钎料,比较不同钎焊温度下接头的金相组织,并对接头的剪切强度进行测试分析。结果表明:当Ni质量分数为3%时,钎料的断裂应变值最高、塑韧性最好,相应的甩带成型性能最好;当钎焊温度从560℃升高到600℃时,SiC_p/Al复合材料接头的剪切强度随温度的升高先增加后降低,在最佳钎焊温度为570℃、保温30 min时,接头剪切强度达到最大值,为40.49 MPa;当钎焊温度超过570℃时,随着钎焊温度的升高,钎料层中金属元素的合金反应加剧,生成的金属间化合物会残留在焊缝中并与周边增强相之间形成弱连接,降低接头强度。     

含Ti钎料与Al_2O_3界面反应的机理及热力学计算

通过透射电镜、能谱成分分析、Ｘ射线对Ａｌ２Ｏ３／含Ｔｉ钎料的反应界面进行了深入的微观研究，确定了反应界面间的各相结构及相互关系，根据Ａｌ２Ｏ３在钎焊温度下通过扩散而脱氧的特点，提出了液相Ｔｉ与Ａｌ２Ｏ３之间新的界面反应机制。在此基础上，通过热力学计算，确定了界面产物ＴｉＯ的理论形成温度     

薄壁铜铝管电阻焊焊接界面的微观结构研究

利用SEM、EDS等技术对电阻焊薄壁铜铝管焊接界面进行研究,并结合Cu-Al二元相图进行界面分析。研究结果表明在铜铝连接管的焊接界面处,铜与铝进行原子的互扩散,且铜原子向铝侧扩散的深度比铝原子向铜侧扩散的深度要大。对界面进行背散射电子分析和能谱分析,发现界面存在柱状晶形貌的CuAl2相和呈灰白相间的层片状的α-Al与CuAl2的共晶。讨论柱状晶与共晶组织的形成与性能,并分析其对接头性能的影响。     

钛合金与铝合金异种金属焊接研究现状

随着异种金属复合构件的应用日益广泛,钛与铝的焊接连接方法在工程应用中显得越来越重要。综述了熔化焊、固相焊及钎焊3个方面对国内外钛合金与铝合金的焊接研究现状。钛合金与铝合金能够实现良好的冶金连接,但在钛侧界面会生成金属间化合物。由于母材中的元素不同、焊接工艺不同,接头界面的化合物生长机制会有很大的差别。不同的化合物会导致接头出现不同的力学性能。通过分析金属间化合物与力学性能的关系,进一步展望了钛合金与铝合金焊接的发展趋势。     

锂电池Cu/Al极耳超声波焊接接头组织与性能

对厚为0.3 mm的Cu/Al箔片进行超声波焊接,通过扫描电镜(SEM)、3D景深显微分析和显微硬度仪等研究焊件接头的显微组织,测试焊接接头的硬度、剥离力及剪切力。结果表明:随焊接能量增大,接头剥离力和剪切力也增大,铝侧至铜侧硬度上升,焊接能量为600 J时,接头剥离力和剪切力达最大值,为145.8、487.8 N,焊接能量继续增大,接头剥离力和剪切力减小。焊接能量为300、750 J时,界面易产生孔洞缺陷,其是接头力学性能下降的主要原因。     

SiC_p/Al功能梯度材料拉伸性能研究

在总结传统制备工艺的基础上,改进粉末冶金法,用一次热压成型工艺制备增强体尺寸分别为5,7,10μm的SiCp/Al功能梯度复合材料,并对拉伸力学性能进行研究。结果表明:一次真空热压粉末冶金法制备的SiCp/AlFGM性能良好,可减少二次加工的成本;5μmSiCp/AlFGM的拉伸力学性能较好;用ANSYS软件对其拉伸力学性能进行数值模拟,模拟结果与实验结果基本一致。     

TiC/Ti3SiC2复合材料的制备及其性能研究

以粉末Ti,Si,TiC和炭黑为原料,采用反应热压烧结法制备TiC/Ti3SiC2复合材料。借助XRD和SEM研究TiC含量对TiC/Ti3SiC2复合材料相组成、显微结构及力学特性的影响。结果表明:通过热压烧结可以得到致密度较高的TiC/Ti3SiC2复合材料;引入TiC可以促进Ti3SiC2的生成,当引入TiC的质量分数达30%,TiC/Ti3SiC2复合材料的弯曲强度和断裂韧性分别为406.9 MPa,3.7 MPa.m1/2;复合材料中Ti3SiC2相以穿晶断裂为主,TiC晶粒易产生拔出。     

粉末冶金铍铝合金的显微组织和力学性能

通过室温拉伸试验和扫描电镜观察与分析,研究不同铍铝配比对粉末冶金铍铝合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明,随着铍含量的增加,铝含量的降低,铍铝合金的弹性模量、抗拉强度、屈服强度显著升高,延伸率降低。合金的断裂模式受成分配比的影响不大,断裂是由铝相的韧窝断裂和铍相的解理断裂构成的混合型断裂。铍铝合金实质上是由纯铍和纯铝构成的颗粒增强复合材料,可通过不连续颗粒增强复合材料的唯象模型对不同铍铝配比铍铝合金的弹性模量及应力-应变响应进行较为准确的预测。     

基体合金对B4C/Al复合材料力学及抗弹性能的影响

为研究基体合金对B4C/Al复合材料力学性能及抗弹性能的影响,选择强度、硬度和塑性各不相同的5083Al、2024Al和7075Al铝合金为基体合金,采用压力浸渗工艺制备B4C颗粒增强体积分数为55%的B4C/5083Al、B4C/2024Al和B4C/7075Al复合材料,并对其进行力学性能和抗弹性能测试。结果表明:3种B4C/Al复合材料的力学性能特征与基体铝合金相对应,B4C/7075Al复合材料的强度和硬度最高,抗侵彻能力最好,侵彻深度为15.7 mm,防护系数为4.13;B4C/5083Al复合材料的塑性最好,其靶板整体能力最好。     

Al/Ni和Al/Ti纳米多层薄膜制备与表征

用磁控溅射法制备了Al/Ni、Al/Ti纳米多层薄膜。用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)和X-射线衍射仪(XRD)对其进行了结构表征和成分分析。用差示扫描量热法(DSC)测定了纳米多层薄膜的反应放热量。结果表明: 工作压力为0.4 Pa,Al、Ni、Ti溅射功率分别为200,220,180 W条件下制备的Al/Ni、Al/Ti多层薄膜表面均匀致密,无尖锐峰,层状结构分明,组成成分分别为Al、Ni和Al、Ti单质状态; Al/Ni、Al/Ti多层薄膜放热量分别为1134.64,918.36 J·g-1,达到理论值的82.2%, 80.7%。     

中厚度铝合金激光-MIG复合焊接组织与性能研究

激光-MIG复合焊接技术是目前焊接领域研究的热点,它能提高焊接速度、减小焊接变形和优化接头组织等特点。针对10 mm厚的5052铝合金采用激光-MIG复合焊接技术进行焊接,利用光学显微镜、扫描电镜和维氏硬度计等工具对焊接接头组织、元素分布和力学性能等进行研究,结果表明:采用复合焊接方法可以实现高速焊接中厚度铝合金,焊缝成形美观、界面熔合良好,焊接接头软化区较小,焊接接头强度达到母材强度的94.4%。     

机械球磨法制备TiC/Al复合涂层的显微组织及力学性能

采用高能球磨机,室温下在2024铝合金表面制得TiC/Al复合涂层。利用SEM,XRD、显微硬度测试和摩擦磨损测试等技术分析涂层的显微形貌、组织结构及力学性能并初步探讨涂层的形成机理。结果表明,在350r/min转速下球磨3h后,2024铝合金表面形成界面结合良好且平均厚度为20μm的TiC/Al复合涂层。涂层最大显微硬度值高达314HV0.1,是基体硬度值的2倍多。界面处的显微硬度呈现梯度变化,对合金层起到很好的缓冲和支撑作用。摩擦磨损测试表明,涂层有效地降低原有材料的摩擦因数,使其耐磨性得到一定程度的提高。