Ti/Al异种合金电弧熔钎焊接头温度场与界面微观组织

采用交流TIG焊电弧与AlSi12焊丝实现了TC4钛合金与LF6铝合金熔钎焊连接,通过有限元软件分析接头温度场,并利用扫描电镜观察接头钎焊界面的微观组织特征.结果表明,接头温度分布极不均匀,钛侧梯度大高温区窄,铝侧梯度小高温区范围广,冷却时高温区逐渐向钛侧偏移.当钨极正对钛钝边时,等温线平行于钎焊界面,温度分布均匀,有利于形成组织均匀的界面反应层.冷体熔钎焊加速了钎焊界面的冷却,降低了钛的溶解量,可抑制金属间化合物的生长.化合物层形貌由空冷时的锯齿状转变为胞状生长.     

Ti/Al异种合金激光熔钎焊过程气孔形成机制

采用矩形光斑CO2激光为热源,以AlSi12作为填充焊丝进行钛/铝异种合金的激光熔钎焊试验,发现气孔是导致接头失效的一个主要因素。结果表明,钛/铝异种合金激光熔钎焊的气孔缺陷主要是由镁元素的气化所致。光束的偏移量及激光功率是影响气孔产生的主要因素。界面棒状的金属间化合物长度低于10μm时一般不产生气孔,而气孔的直径与焊缝内部的微观组织有关。     

Ti/Al异种合金电弧熔钎焊接头界面断裂行为分析

采用TIG电弧的方法实现了钛合金与铝合金熔钎焊连接,分析了不同焊丝形成的熔钎焊接头的界面组织和断裂特征.结果表明,纯铝接头界面为单一的TiAl3相,裂纹主要沿着TiAl3反应层与焊缝之间的界面扩展.拉伸时首先从坡口拐角启裂,当裂纹扩展至接头反面时,断裂扩展形式转变为从焊缝金属撕裂,接头抗拉强度为139MPa.添加Al-Cu-La焊丝的接头界面结构为TiAl3+ Ti2Al20La双化合物层,拉伸时沿TiAl3反应层与钛合金界面开裂,以界面内的微裂纹为裂纹源并向反应层内扩展,属于准解理断裂,接头抗拉强度达270 MPa.稀土La元素作用下形成的双化合物层是提高接头强度的关键.     

电流辅助钛/铝异种合金激光熔钎焊的特性

采用电流辅助激光熔钎焊的方法对钛/铝异种合金的焊接特性进行研究.结果表明:激光功率对钛/铝异种合金接头的力学性能及微观组织有着明显的影响;辅助电流可有效地降低焊接过程中所需的激光功率,促进焊丝及铝合金母材的熔化,提高液态金属对母材的润湿铺展能力,在一定程度上促进了界面反应.     

激光功率对Al/Ti激光-GMAW复合熔钎焊接头组织及力学性能的影响

采用激光-GMAW复合熔钎焊方法进行了3mm厚的6061铝合金与Ti-6A1-4V钛合金的平板对接焊接试验,结合宏观金相观察、扫描电镜分析、抗拉强度测试对比分析了激光功率对焊缝成形、接头组织及力学性能的影响规律.结果 表明,当激光功率小于3.0kW时,对接面下部无法产生有效的冶金结合,接头强度仅为80 MPa;界面化合...     

镁/钢异种合金激光深熔钎焊工艺特性

以AZ31镁合金和Q235钢为研究对象,采用激光深熔钎焊的方法进行工艺试验,获得了具有熔焊和钎焊双重性能的复合型接头.同时,利用光学显微镜、扫描电镜和拉申试验机对焊接接头的微观组织和力学性能进行了研究.结果表明,在接头界面的上部,液态镁合金对碳钢产生部分溶蚀作用,导致碳钢微量熔化;在接头界面的中下部,未见碳钢的熔化,熔...     

铝/钛异种合金激光深熔钎焊试验分析

采用3500W板条式扩散冷却CO2激光器,利用激光深熔钎焊原理对3mm厚6061铝合金和钛合金进行异种金属激光焊接.聚焦激光作用在铝合金一侧为深熔焊,熔化的铝合金浸润钛合金界面形成钎焊接头.拉伸试验发现,断裂均发生在界面处,通过Olympus金相显微镜观察发现断口存在部分未熔合.结果表明,降低焊接速度,并采用合适的偏焦量,负离焦量和偏转角度可以改善界面的熔合.     

铝/钛异种合金激光熔钎焊接头温度分布

以5A06铝合金和TC4钛合金为母材,Alsil2焊丝为填充材料,进行了激光熔钎焊试验.在分析激光填丝熔钎焊传热行为的基础上,建立了3种激光加热模式的热源模型,并采用有限元方法对激光垂直加热、倾斜加热、光束偏置加热以及矩形光斑加热模式下接头温度场进行了计算和分析.结果表明,在铝/钛异种合金的激光熔钎焊过程中,焊缝两侧温度分布严重不对称,将光斑中心向铝合金一侧偏离焊缝中心线0.4～0.6mm可避免钛合金界面局部过热;采用椭圆光斑加热时,加热效果与圆形光斑相近;采用矩形光斑加热,接头界面上下温度分布较为均匀.     

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.     

钢/铝异种金属光纤激光熔钎焊数值模拟

采用ANSYS有限元软件,建立了钢/铝异种金属光纤激光熔钎焊有限元模型,并采用熔池边界准则验证了其准确性,在此基础上计算了工件的应力与变形. 结果表明,工件上的纵向峰值拉应力出现在焊缝底部热源后方的钢母材一侧,随着焊接过程的持续进行,其数值不断增大,焊接结束瞬间(13 s)达到最大值203 MPa;工件上的应力场呈不对称分布,热源附近区域存在较大应力梯度;工件最大变形量为0.882 mm.     

Joining mechanism of Ti/Al dissimilar alloys during laser welding-brazing process

Joining mechanism of Ti/Al dissimilar alloys was investigated during laser welding-brazing process with automated wire feed. The microstructures of fusion welding and brazing zones were analysed in details by transmission electron microscope (TEM). It was found that microstructures of fusion welding zone consist of α-Al grains and ternary near-eutectic structure with α-Al, Si and Mg₂Si. Interfacial reaction layers of brazing joint were composed of α-Ti, nanosize granular Ti₇Al₅Si₁₂ and serration-shaped TiAl₃. For the first time, apparent stacking fault structure in intermetallic phase TiAl₃ was found when the thickness of the reaction layer was very thin (approximately less than 1 μm). Furthermore, crystallization behavior of fusion zone and mechanism of interfacial reaction were discussed in details.     

钛/铝异种合金电弧熔钎焊接头界面特征及力学性能

采用AlSi5焊丝和交流TIG电弧实现了TC4钛合金和6056铝合金的熔钎焊连接,通过金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和拉伸试验等方法评价了接头界面微观组织特征和力学性能.结果表明,当焊接电流为30,40和60 A时,界面反应层分别呈棒状、块状和锥状分布,过大的热输入使界面产生了粗大柱状金属间化合物层,冷却时在焊接内应力作用下产生了冷裂纹.金属间化合物主要为TiAl3相,Si元素偏聚其内形成过饱和固溶体.接头强度-焊接电流曲线出现了两次峰值强度.焊接电流为30 A时,熔钎焊接头平均抗拉强度为103 MPa.焊接电流为60 A时,电弧形态扩张使能量密度降低,接头强度出现第二次峰值.     

Ti/Al异种合金搅拌摩擦焊搭接接头的界面特性(英文)

采用搅拌摩擦焊实现TC1钛合金和LF6铝合金异种材料的搭接连接,并对界面特性进行研究。采用所选取的工艺参数均能获得良好的表面成形,但每一种工艺参数下的界面形貌不同。随着焊接速度的增加或搅拌头转速的降低,被搅拌针搅入焊核区的钛合金粒子的数量减少,而且搭接接头的抗拉载荷也随着焊接速度的提高而降低。当焊接速度为60mm/min、搅拌头旋转速度为1500r/min时,接头的抗拉载荷达到最大值,此时的界面区可以分成三层。搭接接头的显微硬度分布不均匀,焊核中心区的显微硬度值最大,高达HV502。     

钛/铝异种金属搅拌摩擦焊搭接接头的组织结构

采用搅拌摩擦焊对TC1钛合金和LF6铝合金异种金属进行了搭接连接,研究了接头的微观组织结构.结果表明,当搅拌头旋转频率为1 500 r/min、焊接速度为60mm/min时,能获得焊缝成形良好、无孔洞和裂纹等缺陷的搭接接头,搭接处铝合金和钛合金充分混合,形成焊核区.焊核两侧进入铝合金中的钛合金在搅拌针的挤压下发生了弯曲...     

镁/铝合金回填式搅拌摩擦点焊的组织与性能

选用5083铝合金和AZ31B镁合金为研究对象,研究焊接时间对异种合金回填式搅拌摩擦点焊接头的金属间化合物层和拉剪性能的影响.结果表明,当焊接时间为1 s时,Mg合金的流动性较差,接头中出现明显的孔洞缺陷;随着焊接时间的变长,孔洞缺陷消失.由于铝镁表面的氧化膜在焊接过程中被打碎且焊接温度高于铝镁的共晶温度,接头中心会形成一层液相层,焊后液相层凝固形成金属间化合物.接头的抗拉载荷随着焊接时间的延长先升高后降低,最优载荷在焊接时间为2 s时取得,为3.1 kN.     

Ti/Al异种金属微电阻点焊接头特征及性能研究

对0.2 mm厚的1060纯铝和TC4钛合金薄板进行了微电阻点焊试验,研究了焊接电流I、焊接时间T和电极压力F对接头力学性能的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对点焊接头的连接特征及断裂行为进行了深入研究,采用微区射线衍射仪(micro-XRD)测定了焊点的物相组成。结果表明：在焊接电流为0.3 ~ 0.7 kA范围内,焊点的拉剪力随着焊接电流的增加先增加后趋于平稳,在焊接时间2~6 cyc范围内,焊接时间对焊点的拉剪力无显著影响,在电极压力为40~280 N范围内,随着电极压力增加焊点拉剪力先增加后降低;当I=0.7 kA、T=3 cyc、F=160 N时点焊接头的拉剪力最高为91 N,断裂发生在热影响区;1060/TC4异种金属微电阻点焊形成了共同的熔核,熔核与TC4之间界面较为平整,但是与1060的结合面呈凹凸不平,在熔核内部生成了AlTi₃、Al₂Ti和Al₃Ti金属间化合物,焊核与铝侧界面处生成了针状化合物Al₃Ti,对焊点的强度起到重要作用。