铝/钢异种金属火焰钎焊接头组织和性能

通过扫描电镜、能谱分析和X射线衍射等方法研究了火焰钎焊时Zn-xAl钎料的润湿性能、铝/钢钎焊接头界面显微组织、金属间化合物层以及接头抗剪强度.结果表明,Zn-xAl钎料配合改性CsF-RbF-AlF₃钎剂,可以有效地去除母材表面氧化膜,从而提高钎焊接头力学性能.随着Al元素含量增加,钎料铺展性和填缝性随之提高,但是钎焊接头强度先升后降,Al元素含量为15%时,钎焊接头力学性能最佳.钎焊接头显微组织分析结果表明,金属间化合物主要为Fe₄Al₁₃相. Zn-xAl钎料中Al元素含量较低时,界面层由富锌相和Fe₄Al₁₃相组成.随着Al元素含量的增加,在Zn-25Al钎焊接头界面出现第二层金属间化合物Fe₂Al₅相.     

AlSiNi钎料感应钎焊铝/钢接头的组织和力学性能

借助润湿试验、热分析等手段分析了AlSi12钎料和AlSiNi钎料的钎焊工艺性.使用扫描电镜、能谱分析、力学性能测试等手段分析了AlSi12,AlSiNi钎料钎焊铝/钢接头的组织形貌、断口形貌、相组成和力学性能.结果表明,AlSiNi钎料对钢的润湿性优于AlSi12钎料,但钎料熔化区间稍有扩大;在焊缝/钢界面处,AlSiNi钎料钎焊接头金属间化合物层的厚度为8.1 μm,比AlSi12钎料钎焊接头金属间化合物更薄,分布也更均匀;AlSiNi钎料钎焊接头中的含Ni金属间化合物塑韧性更好,与母材钢的结合力更强,AlSiNi钎料钎焊铝/钢接头抗拉强度高于AlSi12钎料钎焊接头.     

放电电压对Cu/Al管磁脉冲-半固态复合辅助钎焊质量的影响

针对Cu/Al管连接,提出磁脉冲-半固态复合辅助钎焊新工艺。基于LS-DYNA对钎焊过程进行多物理场仿真分析,研究不同电压下半固态钎料流变规律及管壁受力情况。采用Zn-15Al钎料进行钎焊试验,考察了接头的力学性能及显微组织。结果表明:当二次放电电压为7 k V时,钎料与母材实现了良好的冶金结合,接头铝侧区域形成α-Al和金属间化合物CuZn_5,钎料层则出现α-Al、富锌相以及CuZn_5,铜侧区域形成大约4μm的扩散层、锯齿状三元相Al_(4.2)Cu_(3.2)Zn_0. 7以及α-Al和花状CuZn_5。拉伸测试结果表明接头强度高于Al母材,磁脉冲-半固态复合辅助钎焊新工艺能实现Cu/Al管的有效连接。     

铝合金／镀锌钢TIG熔钎焊接头界面组织及力学性能

采用TIG熔钎焊进行了铝基钎料在镀锌钢板上的润湿铺展试验及铝合金与镀锌钢板的搭接试验,分析了钎料在钢表面的润湿铺展性,研究了接头界面组织,并测试了接头力学性能.研究结果表明,在1rIG电弧热源作用下铝基钎料在镀锌钢板上润湿铺展良好,钢板未熔化,润湿角<20°;获得了较好的铝合金与镀锌钢搭接接头,钢母材侧为钎焊连接,金属间化合物层厚度<9.0 um,从焊缝侧到钢侧金属间化合物经历了FeAl3-Fe2Al5+FeAl2→FeAl2+FeAl的转变,铝母材侧为熔焊连接,焊缝晶粒尺寸明显增大;搭接接头存在局部"未钎合"缺陷,成为裂纹根源,导致接头断裂在焊根附近的焊缝上,抗拉强度仅有90 MPa.     

铝／钛（Al／Ti）散热器的搅拌摩擦钎焊新技术研究

本文针对大面积2mm薄板铝／钛（Al／Ti）散热器（热沉）的工程需要,证明了搅拌摩擦钎焊专利技术（FSB）具有高效、免保护、去膜理想且可达范围宽、界面致密、性能稳定的优点。与无钎料的普通搅拌摩擦焊相比证明了加入钎料锌的重要性。无钎料时铝钛焊接板断裂位置位于铝钛界面处,且拉伸断裂强度低。当加入Zn钎料后,界面改善表现在以下三个方面：（1）通过膜下溶解能有效去除铝母材处的氧化膜;（2）在工具的锻压力作用下界面致密;（3）界面未观察到明显的金属间化合物。最后,在375mm／min的焊速下获得了断裂于铝母材（而非界面）的良好接头。     

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.     

基于蒙特卡罗方法的铝/钢熔钎焊界面金属间化合物层生长分析

针对铝/钢熔钎焊界面金属间化合物在SEM,EDS,XRD界面测试研究的基础上,确立了界面由Fe₂Al₅、FeAl₃等金属间化合物组成. 在此基础上采用蒙特卡罗方法,建立了铝/钢界面铝、铁扩散及Al-Fe化合物生长模型,并进行了数值分析和对比研究. 结果表明,所建立的模型能够很好地反映钢侧Fe₂Al₅的生长,铝侧FeAl₃离散存在,且金属间化合物层的厚度接近试验测量结果.     

Al/Cu异种有色金属的真空钎焊工艺

针对铝和铜异种有色金属钎焊工艺,从钎料选择、焊前清理、接头装配和钎焊工艺要点等方面时Al/Cu真空钎焊的去膜机理和界面结合特点等进行了研究,分析了真空钎焊加热温度、升温速度、保温时间和真空度等工艺参数对钎焊接头性能的影响.结果表明,Al-Si钎料中加入1%～1.5%的Mg作为活化剂,有利于铝母材表面氧化膜的去除;加热温度、保温时间及钎科用量对母材溶蚀的产生具有重要影响.     

铝/黄铜异种金属TIG填丝熔钎焊工艺

采用TIG熔钎焊进行5052铝合金和H62黄铜搭接,选用Al-12% Si药芯焊丝作为填充材料,并对接头微观组织和力学性能进行分析.结果表明,Al-12% Si药芯焊丝在黄铜母材表面润湿性较差,较难获得优质的熔钎焊接头.焊缝中黄铜侧界面层附近过渡区内铝含量较高,与部分熔化和溶解的黄铜母材形成了尺寸较大的条状AlCu金属间化合物相,严重影响接头力学性能.黄铜母材侧界面层由两层不同的金属间化合物相组成,从焊缝到黄铜母材分别为Cu₉Al₄和CuZn.拉伸试验中,试样断裂于黄铜侧过渡区或界面层,断口呈现解理断裂的特征.     

铝/铜异种材料等离子弧熔钎焊搭接接头工艺分析

采用LHM-200等离子弧焊机和Zn-Al钎料对T2紫铜与LF6防锈铝异种材料进行了等离子弧熔钎焊,通过扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)观察分析其接头显微组织和界面元素组成.结果表明,通过合理设置工艺可以得到较为理想的焊接接头,焊缝表面无裂纹、气孔等现象,搭接接头抗剪强度可达175.5 MPa;控制等离子弧焊工艺可以有效控制钎缝成形,提高接头性能,最佳参数范围为等离子气体的流量0.2,0.75 L/min,焊接电流45~55 A,焊接速度1.41~3.03 cm/s;在铜母材与钎料界面处是Al₂Cu和CuZn₂金属间化合物层;而在铝母材与钎料界面处为Al-Zn共晶组织;焊缝中心的是黑白相间的条纹组织,黑区为富铝区,白区为富锌区.     

集磁器结构对磁脉冲辅助半固态钎焊接头组织和性能的影响

采用电磁-结构-流场耦合的多物理场耦合模拟方法,对比分析了等内径和带锥角两种集磁器条件下Cu/Al管的磁脉冲辅助半固态钎焊过程,考察了外管的变形行为和半固态钎料的剪切流变行为.结果表明,采用等内径集磁器时,钎料所受的剪切应力和相应的剪切流变速率在端部最高,底部次之,中部最弱,导致搭接区域内去膜效果存在差异,甚至影响界面...     

Growth behavior of interfacial compounds in galvanized steel joints with CuSi3 filler under arc brazing

The galvanized steels were joined using a TIG arc brazing process with CuSi₃ as the filler metal. The arcing time ranged from 1 s to 5 s with arcing current of 70 A in flowing argon. The possible reaction products at the interface were confirmed using thermodynamics, SEM, and EDS methods. The results show that a fragmention behavior in some whisker-like intermetallic compounds happens, and that there are two layers of Fe₂Si and Fe₅Si₃ formed at the interface of the galvanized steel and copper filler. From this, the schematic cycle of the interface growth behavior of Fe/Si compounds and the fragmentation behavior of whisker-like intermetallic compounds are developed.     

Q235钢与5052铝合金感应-静压焊接头界面微观组织和力学性能

为了有效实现车身上的钢/铝复合结构连接，提出了一种新型的焊接与连接技术?感应-静压焊(induction-pressure welding，IPW). 通过光学显微镜、电子扫描显微镜对钢/铝合金连接界面的组织形貌进行观察，通过X射线色散能谱仪、X射线衍射仪及显微硬度计测试了钢/铝连接界面的化学成分、金属间化合物种类以及显微硬度. 结果表明，采用感应-静压焊工艺可以实现Q235钢与5052铝合金的有效连接. 接头界面上1、2号试样的金属间化合物平均厚度分别为115，85 μm. 接头界面的微观组织形貌呈锯齿状，并且组织向钢侧生长. 接头界面组织的硬度明显高于两侧钢铝基体组织的硬度，1，2号试样接头的抗拉强度分别为49，158 MPa. 同时，在整个感应-静压焊工艺过程中，随着加热温度的降低，金属间化合物厚度呈线性减少. 此外，还发现铝原子的扩散能力显著高于铁原子. 故而，在钢/铝感应-静压焊接头界面生成了富铝的金属间化合物Fe₂Al₅和FeAl₂.     

Surface modification of die casting mold steel by a composite technique of hot-dipping and plasma electrolytic oxidation

The hot dipping process of pure aluminum on H13 steel substrates followed by plasma electrolytic oxidation（PEO） was studied to form alumina ceramic coatings for protective purpose.H13 steel bars were first dipped in pure aluminum melts,and then,a reactive iron-aluminum intermetallic layer grew at the interface between the melt and the steel substrate.The reactive layer was mainly composed of intermetallic Fe-Al（Fe₂Al₅）;the thickness of aluminum layer and Fe-Al intermetallic layer were mainly influenced by dipping time（1.5～12.0 min） and dipping temperature（710～760 ℃）.After PEO process,uniform Al₂O₃ ceramic coatings were deposited on the surface of aluminized steel.The element distribution,phase composition and morphology of the aluminized layer,and the ceramic coatings were characterized by SEM/EDS and XRD.The distribution of hardness across the composite coating is demonstrated,and the maximum value reaches 1864 HV.The thermal shock resistance of the coated sample is also well improved.     

几种铝钢异种金属熔钎焊工艺的对比与分析

采用脉冲旁路耦合电弧MIG焊、CMT及激光焊方法实现铝/镀锌钢板搭接焊,对焊缝界面微观组织、形貌及元素成分进行了观察分析,并测试了其力学性能.结果表明,三种焊接方法均可以实现铝/镀锌钢板异种金属的优质连接,获得成形良好的焊缝,搭接接头的抗拉剪强度均可以达到铝合金母材的80%以上,拉伸试样断裂在焊缝铝合金母材热影响区.当母材热输入及工艺合适时,三种方法下搭接接头界面处均形成一主要成分为Fe₂Al₅和FeAl₃,平均厚度约为8 μm的金属间化合物,而且控制金属间化合物的生成是获得铝/钢焊接优质接头的关键.     

铜/铝磁脉冲半固态辅助钎焊界面扩散过程

结合分子动力学模拟和试验研究,对铜/铝管磁脉冲半固态辅助钎焊界面原子扩散过程进行了研究.结果表明,在铝侧扩散界面原子主要在界面的无序原子层中相互扩散,且各元素的扩散行为不均匀,铝基体原子向钎料的扩散速度远小于钎料原子向铝基体扩散的速度;铜侧界面在模拟设置的冲击速度下,扩散层很薄且厚度变化并不明显.测量不同冲击速度下铝侧界面的扩散层厚度发现,随着冲击速度增加,模拟的扩散层厚度呈线性增加,与试验结果相符.根据模拟与试验结果建立了在相同或相近的冲击速度下,模拟界面扩散层厚度与试验界面扩散层厚度之间的关系,模拟结果能够较好地预测试验界面扩散层厚度,最大误差为2.8%.     

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.     

AA6082 to DX56-Steel Laser Brazing: Process Parameter–Intermetallic Formation Correlation

In the present study, laser-brazed AA6082 to DX56-galvanized steel joints were investigated to understand the influence of process parameters on joint strength in terms of intermetallic layer formation. 1.5-mm-thick sheet of aluminum alloy (AA6082-T6) and galvanized steel (DX56) sheet of 0.7 mm thickness were laser-brazed with 1.5-mm-diameter Al-12% Si solid filler wire. During laser brazing, laser power (4.6 kW) and wire feed rate (3.4 m/min) were kept constant with a varying laser scan speed of 3.5, 3, 2.5, 2, 1.5, and 1 m/min. Microstructure of brazed joint reveals epitaxial growth at the aluminum side and intermetallic layer formation at steel interface. Intermetallic layer formation was confirmed by EDS analysis and XRD study. Hardness profile showed hardness drop in filler region, and failure during tensile testing was initiated through the filler region near the steel interface. As per both experimental study and numerical analysis, it was observed that intermetallic layer thickness decreases with increasing brazing speed. Zn vaporization from galvanized steel interface also affected the joint strength. It was found that high laser scan speed or faster cooling rate can be chosen for suppressing intermetallic layer formation or at least decreasing the layer thickness which results in improved mechanical properties.     

5005铝合金与1Cr18Ni9Ti的真空钎焊分析

采用Al-Si-Mg钎料成功实现了5005铝合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢的真空钎焊,借助扫描电镜、能谱分析仪和X射线衍射仪对焊后接头界面组织进行分析,同时对接头抗剪强度进行测试.结果表明,焊后接头界面结构从1Cr18Ni9Ti不锈钢侧到5005铝合金侧的界面组织依次为FeAl,FeAl₃,Fe_mAl_n+αAl.随着钎焊温度的升高或保温时间的延长,接头抗剪强度均呈现先升高后降低的变化趋势.当钎焊温度为580℃,保温时间为15 min时,接头抗剪强度达到最大值49 MPa.接头断裂形式受钎焊温度的影响,当钎焊温度较低时,接头断裂于铝合金侧氧化膜层及Fe_mAl_n+αAl反应层;温度升高至580℃时,接头断裂于Fe_mAl_n+αAl反应层中,接头抗剪强度最高.     

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.