高铌TiAl合金钎焊接头组织和性能研究

采用Ti-28Ni(wt.%)共晶钎料在1100℃实现了高铌TiAl合金(Ti-45Al-8.5Nb-(W, B, Y) (at.%), 简称TAN)的真空钎焊连接。钎焊接头的典型界面结构为TAN/τ3-Al3Ti2Ni + B2/α2-Ti3Al layer/α2-Ti3Al + δ-Ti2Ni/α2-Ti3Al layer/τ3-Al3Ti2Ni + B2/TAN。深入研究了保温时间对钎焊接头界面组织和连接性能的影响。结果表明：Ni元素从熔融钎料向TAN母材的扩散决定了界面组织的演化,随着保温时间的延长促进了扩散层的增厚,同时导致钎缝宽度逐渐减小。接头剪切强度测试结果显示当保温时间为15分钟时,获得的最大接头室温剪切强度和高温(600℃)剪切强度分别是248.6MPa和166.4MPa。接头断口分析表明在剪切实验中裂纹主要沿着连续的金属间化合物层产生和扩展。     

高铌TiAl/Ti600合金电子束焊接头组织与性能

对高铌TiAl/Ti600合金进行了电子束焊接试验以便对高温钛合金与高铌TiAl合金高质焊接提供理论及试验依据,采用金相显微镜、扫描电子显微镜及X射线衍射仪等设备对焊接试样进行了分析.结果表明,高铌TiAl/Ti600接头极易产生裂纹缺陷.接头焊缝主要形成细针状α₂-Ti₃Al相及α-Ti相,而高铌TiAl侧热影响区呈现板条状及等轴组织形貌,Ti600侧热影响区为针状α'相.接头焊缝区硬度最大,达到586 HV,Ti600侧向高铌TiAl侧过渡过程中硬度逐渐增大,由焊缝到两侧热影响区硬度过渡梯度较大.高铌TiAl/Ti600电子束焊接头室温抗拉强度可达516 MPa,且接头断裂于偏高铌TiAl侧焊缝区,断裂性质为典型的脆性解理断裂,呈现穿晶断裂特征.     

B和Y对高铌TiAl合金组织和拉伸性能的影响（英文）

研究了B和Y对Ti45Al8Nb0.2W0.25Cr (at%)合金的微观结构、微观偏析和拉伸行为的影响。结果表明,高铌Ti Al合金中的β相稳定元素促进了微观偏析区域中γ相以及大块状微观偏析区域的形成。具有低比表面积的大块状微偏析区域降低了微偏析界面处的空洞和裂纹的成核率,明显降低了晶界处的强度和合金的抗拉强度。B和Y的添加明显的细化了片层团,增加了片层团处空洞成核的机会,从而提高了变形抗力。分析了2种合金的拉伸机理。     

TiAl合金与C/SiC复合材料钎焊接头界面组织和性能

采用AgCu箔片对TiAl合金和C/SiC复合材料进行钎焊,研究了接头界面组织的形成及演化过程,分析了界面组织对接头性能的影响.结果表明,TiAl合金的溶解量对接头界面组织的影响较大,当钎焊温度为900℃,保温10 min时,TiAl侧观察到团块状AlCu2Ti相,并伴随少量的条状AlCuTi相和AlCu4相,靠近复合...     

K452合金钎焊接头组织与性能

采用钴基钎料及镍基合金粉料,在1 170℃保温60 min的钎焊工艺下,对K452镍基铸造高温合金进行了45°坡口对接试样真空钎焊实验,通过扫描电镜和能谱分析仪分析了接头显微组织观察与物相,并进行了钎焊接头的高温性能测试。实验结果表明,钎焊接头界面结合良好,钎缝组织主要以固溶体为主,钎料组织填充于镍基合金粉颗粒间并存在小块状白色化合物,细小颗粒状化合物弥散分布于合金粉填料颗粒内部;钎焊接头900℃抗拉强度达到400 MPa,900℃/100 MPa持久寿命为133 h37 min。     

TiAl合金与GH3039摩擦焊接界面组织（英文）

使用GH3039合金作为γ-TiAl与碳钢摩擦焊接的过渡第三体,采用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)分析了TiAl/GH3039摩擦焊接接头的界面结构。结果表明,γ-TiAl和GH3039摩擦焊接接头的最大抗拉伸强度能达到400MPa以上。GH3039一侧热力影响区的塑性变形大于TiAl一侧,并且在两侧均发生动态再结晶。接近GH3039母材相层中的Ni含量几乎不变,接近TiAl母材相层中的Ti含量也几乎不变。在GH3039侧面附近的焊接区中,富Ni和富Cr晶粒的分布是互补的。Ti和Al容易溶于富Ni的晶粒中,而Mn容易溶于富Cr的晶粒中。在结合区中形成的大量富Cr晶粒是体心立方结构的α-Cr。γ-TiAl和GH3039摩擦焊接的典型界面结构为:γ-TiAl+α_2-Ti_3Al/α_2+τ_3/τ_3-Al_(1+x-y)Ti_(1+y)Ni_(1-x)/τ_3+α-Cr/(Ni,Cr)_(ss)/GH3039。     

添加高铌对TiAl合金组织和高温性能的影响

由于γ-TiAl合金低密度和高温时的高比强度，因此很有希望在航空和汽车工业的高温领域得到应用。但该合金低的延展性和抗氧化能力限制了它的实际应用。研究发现，添加第3组元可以提高TiAl合金的工程性能。因此，人们相继开展了在含铝45mol％～49mol％的TiAl基合金中添加Cr，Mn，Ta，Nb，W，No，Si，B等第3组元的微合金化研究工作。高铌TiAl合金具有优良的高温强度和室温延展性，抗氧化性能及热加工性得到明显改善。因此对于高铌含量的TiAl合金研究得到快速发展。但是关于含铝量小于45mol％和含Nb量大于10mol％的TiAl合金研究很少。     

铝锂合金钎焊接头断口组织与性能

采用金相显微镜、扫描电镜、硬度计等测量方法,观察分析了铝锂合金钎焊前后母材和钎焊接头的显微组织变化,通过分析测试钎焊接头的显微硬度和断口微区的化学成分,研究分析了钎焊接头强度的变化规律.结果表明,焊后母材中的强化相由质点转变为板条状;氮气保护条件下,钎焊接头未见气孔、夹杂、裂纹等缺陷,钎焊接头存在一定的扩散区,从而有效地提高了钎焊接头的强度;无氮气保护的条件下,钎焊接头有大量的缺陷存在,这些缺陷的存在严重影响了钎焊接头的强度.     

DZ40M合金钎焊接头组织与性能

采用Co-Cr-Ni系钎料在不同的钎焊工艺下对DZ40M定向凝固合金进行了真空钎焊试验,通过扫描电镜、波谱/能谱分析仪和X射线衍射仪对钎焊接头进行了微观组织观察和典型物相成分分析,测试了接头的高温持久寿命和高温拉伸强度.结果表明,钎焊接头主要由近缝区、扩散反应区和钎缝中心区组成,近缝区含有较少的化合物,扩散反应区由钴基固溶体、硼化物和碳化物构成,钎缝中心区则由大量的钴基固溶体、白色和灰色硼化物骨架以及少量的深色条块状或骨架状碳化物等构成;在1180℃/30 min钎焊工艺下接头980℃/83 MPa持久寿命最高,平均值达到18 h 10 min,900℃高温拉伸性能均超过母材技术标准规定的305 MPa.     

Al_2O_3陶瓷与TiAl合金真空钎焊接头界面组织及性能

采用AgCuTi活性钎料实现了Al_2O_3陶瓷与TiAl合金的钎焊连接,研究了钎焊接头的界面结构及其形成机制,并且分析了不同钎焊参数对接头界面组织和接头力学性能的影响规律。结果表明:Al_2O_3陶瓷与TiAl合金钎焊接头的典型界面组织为:Al_2O_3/Ti_3(Cu,Al)_3O/Ag(s.s)+Cu(s.s)+AlCu_2Ti/AlCu_2Ti+AlCuTi/TiAl。钎焊过程中,TiAl基体向液态钎料中的溶解量决定了钎焊接头界面组织的形成及其演化。随着钎焊温度的升高和保温时间的延长,Al_2O_3陶瓷侧的Ti_3(Cu,Al)_3O反应层增厚,钎缝中弥散分布的团块状AlCu_2Ti化合物逐渐聚集长大。陶瓷侧界面反应层的厚度和钎缝中AlCu_2Ti化合物的形态及分布共同决定着接头的抗剪强度。当钎焊温度为880℃,保温10 min时,接头的抗剪强度最大,达到94 MPa,此时接头的断裂形式呈现沿Al_2O_3陶瓷基体和界面反应层的复合断裂模式。     

TiAl与Ni基合金接触反应钎焊接头界面组织及性能

以Ti为中间层实现了TiAl与Ni基合金的接触反应钎焊。采用扫描电镜和电子探针等手段对钎焊接头的界面结构及生成相进行分析,并对接头剪切强度进行测试。结果表明:当钎焊温度为960℃时,钎缝主要由Tiss和Ti2Ni组成;当钎焊温度从960℃升高到1000℃时,钎缝中生成Ti-Al及Al-Ni-Ti化合物,典型界面结构为:GH99/(Ni,Cr)ss/Ti2Ni+AlNi2Ti+TiNi/Ti3Al+Al3NiTi2/Ti3Al+Al3NiTi2/TiAl;钎焊温度继续升高,Ti3Al和Al3NiTi2变得粗大,导致接头性能下降。当钎焊温度为1000℃,保温10min时,接头剪切强度达到最大值233MPa。随钎焊温度的升高,钎缝厚度先增加后减小。     

氧含量对银基粉状钎料熔化特性和钎焊接头性能的影响（英文）

通过第一性原理计算和试验等多种分析方法来研究氧含量对熔化特性以及钎焊接头力学性能的影响。结果表明,钎料的表观活化能随着钎料中氧含量的增加而增加,导致了熔化时间增加。随着钎料中氧含量的增加,钎焊接头的抗拉强度呈现非线性下降,为了确保钎料的良好性能,应该将钎料中的氧含量控制在200μg·g~(-1)以下。根据疲劳试验结果,氧元素引起的钎焊缺陷被认为是裂纹的源头,该研究提供了氧含量对银基粉状钎料钎焊过程影响的详细机制。     

Ti60合金气体保护钎焊接头组织及性能

采用Ti₄₃Zr₂₇Mo₅Cu₁₀Be₁₅非晶钎料实现了Ti60合金的气体保护钎焊,利用扫描电子显微镜、能谱仪、同步热分析仪、显微硬度仪和电子万能试验机等手段研究了钎焊接头中元素的分布情况及钎焊工艺参数对接头界面组织结构及力学性能的影响,分析了钎焊温度、保温时间的变化对接头晶化的影响规律。结果表明,采用Ti₄₃Zr₂₇Mo₅Cu₁₀Be₁₅非晶钎料可以实现Ti60合金的钎焊连接,在钎焊温度1 020℃、保温时间30 min的条件下,钎缝中发现Ti-Cu金属间化合物Ti₂Cu和少量(Ti,Zr)₂Cu金属间化合物。随着钎焊温度的升高或保温时间的延长,接头内元素反应越来越充分。两侧母材及钎料中的Ti元素和Zr元素相互扩散,钎缝中的组织逐渐长大并充满钎缝,接头抗拉强度先增加后降低。当钎焊温度为1 020℃,保温时间为30 min时,...     

K423合金钎焊接头组织性能与叶片修复

为钎焊修复某型发动机高压Ⅱ级、低压Ⅰ级导向叶片服役后产生的裂纹,研究钎焊工艺对接头组织性能的影响及钎焊热循环对母材组织性能的影响。结果表明,最佳钎焊工艺为B工艺(1 200℃保温30 min),钎焊热循环使母材的组织细化,持久性能提高。采用B工艺及相应叶片钎焊修复流程对叶片进行试修复,修复部位无裂纹,工艺可行。     

高强度ZA合金钎焊接头的显微组织及性能

用光学显微锐、扫描电镜、X射线衍射等分析手段，对高强度ZA合金钎焊接头的显微组织形态及其特征、性能及界面区的相组成等进行了研究分析。结果表明，用研制的新型高强软钎料钎焊高强度ZA合金获得的钎焊接头在界面区局部有交互结晶产生；界面区组织构成较复杂，既有Cd、Sn、Zn固溶体，又有少量的细小的Mg，Sn、MgZn等化合物；固溶体可以提高钎焊接头的强度和韧性，少量细小的化合物可强化基体组织，有利于强度的提高；但连续层状的金属间化合物可引起钎焊接头的脆化，使其性能降低。测试结果表明钎焊接头具有较高的力学性能，延伸率高于母材。     

反应扩散连接高铌TiAl合金(英文)

采用Al箔作中间层在1200℃/2 h条件下通过反应扩散连接成功实现了高铌TiAl合金(TAN)的焊接,深入研究了接头的界面微观组织结构和连接机理。结果表明:连接过程中Al箔熔化成液相后与高铌TiAl反应在接头中形成了连续的TiAl3化合物层;在高温扩散作用下,TiAl3化合物逐渐转变为γ-TiAl相;最后经焊后热处理形成了γ+α2层片组织。另外,当直接采用高铌TiAl合金的热处理工艺进行焊接时,亦可以获得具有层片组织的接头。     

高硅铝合金真空钎焊接头组织与性能测试研究

选用Cu箔、Zn及BA188SiMg片状钎料作为填充金属,采用真空加热方法进行高硅铝合金的钎焊连接,并对接头进行光学金相、显微硬度、扫描电子显微等测试、分析、研究。结果表明：3种钎料钎焊高硅铝合金,通过凝固、结晶等过程形成冶金结合,生成共晶体和固溶体组织,形成可靠的连接接头,外观良好。     

高铌TiAl合金双态组织室温断裂行为研究

通过对高铌TiAl合金双态组织的缺口试样进行原位拉伸、相应的断裂表面SEM观察,研究其拉伸断裂机制和裂纹扩展的动态过程.结果表明,高铌TiAl合金双态组织的断裂模式主要是穿晶解理断裂;合金的断裂过程是主裂纹首先起裂,微裂纹的产生、扩展和连接主裂纹,直至断裂;在裂纹扩展过程中,尖端附近区域范围内的γ相晶粒内易形成微裂纹,为其断裂过程的一个明显特征;对于双态缺口试样,由于晶粒细小,缺口根部出现应力集中,裂纹扩展路径比较平直.     

钢/铜火焰钎焊接头组织和性能研究

采用Cu-Zn系黄铜钎料火焰钎焊钢/铜接头,并利用扫描电镜、显微硬度计和万能拉伸试验机对钎焊接头的显微组织和力学性能进行了分析评估。结果显示:使用含有Si的黄铜钎料钎焊后,钎料/钢界面会出现薄层Fe-Si金属间化合物,并且由于Fe-Si金属间化合物的脆性,导致此处出现微裂纹。由于黄铜钎料的熔化温度较高,钎焊过程中近焊缝的铜管发生再结晶退火,其显微硬度明显降低,强度也相应地降低。但根据以往经验,该接头在家用空调的服役条件下不会发生问题。试样的拉伸断裂位置在远离钎缝的铜管上,抗拉强度达到235 MPa,显示出良好的力学性能。     

高铌TiAl合金包套锻造过程微观组织模拟(英文)

利用Deform-3D软件对高铌TiAl合金包套锻造过程中的微观组织演变进行模拟。为得到模拟所需参数,在1100～1250℃和0.001～0.5 s-1的条件下对合金进行了热压缩试验。在所得试验数据的基础上,利用一种间接方法建立了合金的动态再结晶模型,并利用Avrami形式的方程对再结晶分数进行描述。采用Cingara硬化模型及所建立的再结晶分数模型构建了合金的流变应力本构模型。模拟结果显示,由于锻造过程中摩擦的存在、热量的损失以及简单单向镦粗变形的锻造方式,使得坯料中的微观组织分布不均匀。通过模拟结果与实验结果的比较,证明所建立的有限元模型能够有效地预测高铌TiAl合金在包套锻造过程中的组织演变。