建筑用钎焊接头组织与力学性能的研究

采用OM、XRD、SEM和拉力试验机,研究了钎焊工艺参数对SnAg0.5CuZn0.1Ni/Cu无铅微焊点界面金属间化合物(IMC)和力学性能的影响。结果表明:添加0.1%Ni(质量分数)能显著细化SnAg0.5CuZn钎料合金的初生β-Sn相和共晶组织;钎焊温度为270℃、钎焊时间为240 s时,钎焊接头的剪切强度达到最大值47 MPa。     

5083铝合金搅拌摩擦焊接头组织及力学性能研究

采用搅拌摩擦焊焊接5083铝合金,光学显微镜OM、透射电镜TEM对焊接接头进行金相分析,拉伸试验和硬度试验对焊接接头力学性能进行分析.结果表明,焊接接头焊核区为晶粒细小的等轴晶组织,热力影响区晶粒细小且沿剪切方向拉长,热影响区晶粒明显长大.其接头的力学性能显著优于传统的熔化焊,抗拉强度约为母材的90％,塑性与母材相当;...     

铝合金热管低温扩散钎焊接头组织性能与扩散机制研究

航天级铝合金热管对装配连接提出了大功率高热流密度散热要求,传统胶接方式存在使用寿命短,可靠性差等缺点难以满足要求,针对铝合金热管进行了低温装配金属键连接试验研究。采用新型中间层材料成功的实现了6061铝合金的低温扩散钎焊。通过扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)对接头微观组织和成分进行分析。结果表明,中间层镓和铜通过相互扩散形成了新相CuGa2;对保温温度为80℃、扩散时间分别为5 h/10 h/20 h的接头组织进行观察,发现扩散时间越长,镓和铜相互扩散越充分,中间层中残留的铜和镓越少,形成的接头组织越均匀致密;对界面传热系数和耐温性能进行了测试,结果表明金属键连接有很高的传热系数达到82362 W·(m2·K)-1,充分满足航天级热管大功率高热流密度散热要求;接头的耐温温度达到300℃,在300℃时,接头没有出现任何液化和重熔现象;最后通过对铝合金低温扩散钎焊过程的分析探讨了其中间层的扩散机制。     

铪与铜钎焊接头的组织与强度

采用72Ag-28Cu钎料对铪与铜进行了真空钎焊试验,钎焊温度为820~920℃,保温时间为1~45 min。研究了钎焊温度与保温时间对Hf/72Ag-28Cu/Cu钎焊接头组织和强度的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)观察钎焊接头组织形貌,用能谱仪(EDS)进行化学成分分析,用X射线衍射(XRD)进行物相分析。结果表明:随着钎焊温度的升高与保温时间的延长,接头剪切强度先升高后降低;在钎焊温度为840℃、保温时间为15 min的真空钎焊条件下,钎缝中的各相分布均匀,且尚未粗化,相比温度升高和保温时间延长获得的大块连续状相而言更有分布优势,起到了弥散强化的作用,并有利于应力的缓解释放,此时剪切强度最高,达到了最大的201 MPa,钎缝内形成了良好的结合界面;钎焊接头界面生成了Cu51Hf14,Cu8Hf3金属间化合物,但Cu-Hf化合物过多会对缺陷比较敏感,易产生裂纹,降低接头强度;Cu-Hf化合物过少导致没有形成良好冶金结合;因此,钎焊温度过高或过低,保温时间过长或过短对接头强度都不利。接头的界面结构为Hf/Cu-Hf化合物+Hf基固溶体/Hf基固溶体+Ag-Cu共晶组织+Cu-Hf化合物+Cu基固溶体/Cu。     

SnAg0.5CuZn0.1Ni/Cu钎焊接头的界面组织与力学性能研究

通过金相显微镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜和拉力试验机,研究了不同钎焊工艺参数对SnAg0.5CuZn0.1Ni/Cu无铅微焊点界面组织、金属间化合物层厚和力学性能的影响。结果表明,添加0.1%Ni能显著细化SnAg0.5CuZn钎料合金的初生β-Sn相和共晶组织;当钎焊温度为270℃、钎焊时间为240s时,钎焊接头的剪切强度达到最大,为45.6 MPa;钎焊接头界面区粗糙度、金属间化合物层厚度和钎焊接头的剪切强度均随着钎焊工艺参数的变化而变化。     

焊接电流对镁/镀锌钢TIG熔-钎焊接头显微组织与力学性能的影响

采用TIG熔-钎焊焊接方法,以镁合金焊丝为填充材料,对镁合金与镀锌钢进行连接实验,并分析热输入量对接头显微组织和力学性能的影响.热输入量过小会阻碍镁/钢界面反应层的形成而使得焊缝难以焊合,热输入量过大又会促进焊缝内部脆性第二相的长大,降低接头力学性能.接头强度随着焊接电流和焊接速度的增大都呈现先上升后下降的趋势,电流为70 A时强度达到最大,该值接近AZ31B母材的88.7%.此时断裂发生于焊缝熔焊区,断面出现大量韧窝和撕裂棱,呈现出塑性断裂特征.     

TC4钛合金TIG焊接头组织及缺陷分析

针对20 mm厚钛合金开展了TIG焊接工艺试验,采用两种不同的焊接热输入,从组织、性能及焊接缺陷等方面对接头进行了研究。结果表明:接头焊缝区的马氏体较熔合区及热影响区的马氏体分布更加弥散,热影响区马氏体的数量更少且更为细小;焊缝晶粒尺寸随着焊接热输入的增大而增大,晶粒内部的马氏体尺寸也越大且分布越弥散;焊接速度过快是导致气孔缺陷的主要原因,也是严重降低接头力学性能的重要原因。应严格控制焊接热输入,防止接头晶粒粗大,避免产生异常组织和裂纹等缺陷。     

国产A6N01铝合金型材MIG焊接头的微观组织与力学性能

利用金相观察、显微硬度测定、拉伸和弯曲性能测试等方法研究了A6N01-T5铝合金型材MIG焊接接头的显微组织和力学性能.结果表明：焊接接头焊缝中心金属为明显的激冷形成的铸态组织,呈等轴晶状;熔合区靠近焊缝侧的结晶形态为沿散热方向排列的柱状晶,邻近熔合区的热影响区晶粒粗化.焊缝中心处具有较高的显微硬度,在距离焊缝中心10~12 mm处的热影响区显微硬度值最低.国产A6N01-T5铝合金型材焊接接头抗拉强度达到欧洲标准DIN EN 288-4的要求.     

6005A铝合金CMT与MIG焊接头组织及性能研究

针对2mm厚6005A铝合金采用冷金属过渡(CMT)和熔化极惰性气体保护(MIG)焊接技术进行焊接,研究了两种焊接接头的力学性能、拉伸断口形貌,接头不同位置的微观组织。研究表明,CMT焊接头的抗拉强度好于MIG焊接头,达到母材的70%,焊缝组织更为细小;两种焊接接头断裂位置均为热影响区,CMT焊接接头为韧性断裂,MIG焊接接头为韧性断裂与准解理断裂的混合断裂。     

TC4钛合金线性摩擦焊接头组织及性能研究

采用XMH-160型线性摩擦焊机焊接TC4钛合金板材,观察了焊接接头形貌及焊缝组织,测试了焊接接头的力学性能.结果表明,TC4钛合金适于采用线性摩擦焊接,焊接接头的室温拉伸性能、冲击韧性和高周疲劳性能不低于母材.其线性摩擦焊接头大致可以分为焊缝区和塑性变形区两个区域,焊缝区域原始组织被破碎,晶粒细小;塑性变形区域原始片层组织被压扁拉长,与焊接振动方向呈近平行的流线状.     

6061铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能研究

采用搅拌摩擦焊方法(FSW)对6 mm厚的6061-T4铝合金板材进行对接,焊后利用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)分析、对比了焊接接头和母材的显微组织和断口形貌特征,并测试了其室温拉伸性能和显微硬度。实验结果表明:选择了适合于6061-T4铝合金板材搅拌摩擦焊的工艺参数:焊接时搅拌头旋转速度为1200 r.min-1,工件的进给速度为300 mm.min-1,在此参数下获得了与母材等强度、韧性接近于母材的焊接接头,为此种合金应用于汽车关键零部件提供了可靠的工艺方法。FSW板材接头焊核区的组织和性能明显优于其他区,热影响区是接头最薄弱的部分,焊核区的硬度最高,而热影响区的硬度最低,焊缝金属发生回复再结晶使晶粒细化。断口分析表明,断裂发生在热影响区,由于搅拌头的旋转运动和热量的累积,该区存在晶粒长大、组织粗化现象。对工艺参数的优化实验表明,搅拌头旋转速度与焊接速度对接头性能的影响存在一定的适配关系,通过工艺参数的调整可以有效地控制热影响区的焊缝组织和改善焊接接头的性能。细晶强化是搅拌摩擦焊接头强度与韧性提高的主要原因。     

钎焊真空度对铜与铪钎焊接头组织及性能的影响

采用72Ag-28Cu钎料对铜与铪进行真空钎焊试验.钎焊温度为840℃,保温时间为15 min,真空度试验范围为5.0×10-2~8.0Pa.研究了钎焊真空度对铜与铪钎焊接头组织及性能的影响,采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察钎焊接头的组织形貌,采用ZWICKZ050电子万能材料试验机测试接头剪切强度.结果表明:随着钎焊真空度的升高,接头剪切强度呈先升高后降低的趋势;在钎焊温度为840℃、保温时间为15 min时,较佳的钎焊真空度为2.0×10-1Pa.     

TA19钛合金电子束焊接头微观组织与性能研究

采用电子束焊接方法对TA19钛合金进行焊接,分析了电子束焊接头各区域的显微组织类型及形貌,测试了接头的显微硬度、室温拉伸、疲劳裂纹扩展速率及断裂韧性等力学性能,并与TA19钛合金母材进行对比。研究表明,焊缝区为粗大的柱状晶组织并存在大量相互交错分布的针状马氏体相,热影响区内随着离熔合线距离的增加马氏体数量逐渐减少;焊缝区显微硬度最高,比母材区显微硬度高出约HV80,随着向母材区过渡显微硬度逐渐降低;焊接接头室温抗拉强度、屈服强度性能及断面收缩率均与母材基本相当,但延伸率略有下降;焊缝区粗大的柱状晶组织硬度高,脆性大,导致焊缝区对疲劳裂纹扩展的抗裂性要低于母材;母材及焊缝KIC值分别为54.49和52.88 MPa·m^1/2,母材抵抗裂纹扩展断裂的能力略好于焊缝。     

车用TC15钛合金激光焊接接头显微组织及力学性能研究

通过拉伸试验、硬度测试及金相分析等方法,对TC15钛合金激光焊接接头的显微组织和力学性能进行研究。结果表明,焊缝的深宽比在4~6之间波动,焊缝区域的晶粒形貌为柱状结构,且从焊缝中心线往外呈对称分布状态,主要为β相大晶粒。热影响区组织由细晶区、粗晶区及再结晶区构成,熔合线附近区域的晶粒明显粗化。焊缝区具有相对稳定的硬度值分布,硬度与热影响区的粗晶区相近。较低焊接电流焊缝试样具有最低的抗拉强度,其断裂部位为焊缝区;随着焊接电流的增大,焊接接头抗拉强度得到提高。     

焊接功率对TC_4钛合金激光焊接头成形与组织性能研究

通过体式显微组织观察、显微硬度测试和拉伸试验,研究了焊接功率对激光焊接TC_4钛合金成形和力学性能的影响。结果表明,随着焊接功率的进一步增加,观察到激光功率与熔深之间线性关系的变化,深加深和熔宽变宽。不同功率下TC_4钛合金焊接接头的室温平均抗拉强度为762MPa,伸长率为8.1%,比母材的略低,焊接接头系数为0.81,拉伸试样均断在焊缝区域。     

TC11钛合金线性摩擦焊接头组织及织构演变机制

通过金相显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）与背散射电子衍射（EBSD）对TC11线性摩擦焊接头进行了组织及织构演变的研究,结果表明,相较于母材的典型α+β两相组织以及α相与β相取向较为随机,接头的热力影响区由残留初始α相、亚稳态β相与二次针状α相组成;焊缝区存在细小β等轴晶粒,晶内分布有马氏体组织与针状二次α层片状组织,还存在破碎α晶粒。焊接过程中强烈的塑性变形导致热力影响区产生了强烈的择优取向,α相织构强度达到48.033 mud,且取向单一为P织构,β相织构形成了F织构,焊缝区的α相织构强度与热力影响区相比下降,为34.745 mud,出现多个高密度点,这种现象是由于α相与β相存在伯格斯位相关系,焊缝区发生β相转变引起的;焊缝区与热力影响区的织构取向相似,是由于焊缝区与热力影响区在焊接过程中所受的力相似。显微硬度呈W形分布,最高硬度位于焊缝中心,达到HV 435;拉伸实验显示接头平均抗拉强度为996.9 MPa,延伸率为10.2%,断裂区域为母材,表明接头拉伸性能不弱于母材。     

Al-Zn-Mg-Cu合金搅拌摩擦焊接头的显微组织与力学性能

采用光学显微镜、维氏硬度仪和拉伸试验机,研究了Al-6. 6Zn-1. 7Mg-0. 26Cu合金挤压材搅拌摩擦焊接头的显微组织和力学性能。结果表明,搅拌摩擦焊接头的焊缝组织为细小均匀的等轴晶粒,接头的硬度以焊缝为中心呈W形状对称分布,焊缝硬度值在107HV～115HV之间,从焊缝中到母材,硬度先下降再上升,回撤侧热影响区的硬度值最低为104HV,前进侧热影响区的硬度值最低为102HV。接头的抗拉强度为404. 3 MPa,屈服强度为265. 9MPa,延伸率为18. 1%,接头的焊接强度系数为0. 96。     

浅析钛合金与铝合金异种金属焊接技术

在异种金属复合构件运用范围日益广泛的背景下,能够看出铝合金与钛合金的焊接技术近年来尤为重要。需注意的是,由于铝合金与钛合金在力学、化学以及热物理性能方面的差异是较大的,因此如何更好的来完成铝合金与钛合金异种金属焊接是当前需要解决的问题。对此,首先需要对铝合金、钛合金的焊接性进行研究与分析,然后在此基础上来全面剖析钛合金与铝合金异种金属焊接技术。