钒中间层钛/钢复合板结合界面结构与力学性能

利用真空热轧复合方法制备了钒中间层钛/钢复合板,采用SEM、EDS和XRD等分析结合界面形貌、元素扩散行为和界面相组成。结果表明:钒中间层钛/钢复合板界面实现了良好的冶金结合。与拉剪强度测试相结合,研究了钒中间层钛/钢复合板结合界面结构与力学性能。结果表明:钒中间层钛/钢复合板剪切强度均优于国家标准(140 MPa)。950℃轧制的复合板界面扩散层厚度大于900℃轧制的复合板扩散层厚度。钒中间层与Ti、Fe元素形成固溶体,有效阻止了金属间化合物TiFe和TiFe_2的产生。900℃轧制的钛钢复合板剪切强度为223 MPa,大于950℃轧制的复合板剪切强度。对剪切断口的分析表明裂纹多沿钒铁固溶体产生并扩展。     

钛/钢复合板爆炸焊接试验及结合界面研究

为探讨造成钛/钢爆炸焊接复合板结合质量差、末端易出现不同程度开裂区域的原因,进行了钛/钢复合板的爆炸焊接试验,并对结合界面进行了光学金相分析(OM)、电镜扫描(SEM)及能谱线扫描(EDS)。结果表明,平行于结合界面的剪应力是结合界面的主要受力状态;复合板末端处平行于结合界面的剪应力过大、沿部分已焊接界面和Fe基体一侧撕裂,是造成复合板末端开裂的主要原因;优化装药工艺可减小结合界面脆性金属间化合物层的厚度、减缓末端的开裂程度,并显著提高焊接质量。     

钛/钢双金属的可控气氛热复合工艺初探

采用包覆的方法模拟可控气氛热复合技术制备了钛/钢双金属复合板,利用光学显微镜观察了结合界面附近的显微组织,借助扫描电镜对拉剪断口进行了分析。结果表明:氩气压力为0.08～0.12MPa,轧制温度为800～850℃,首道次变形率为40%的条件下,钛/钢复合板的拉剪强度不低于为170MPa,同时具备良好的弯曲性能;复合板界面结合良好,无裂纹、气孔等缺陷,界面形成约2μm厚的脆性层,且分布断续;剪切应力作用下,分层和解理是其主要断裂方式,由此可见,采用可控气氛热复合技术制备钛/钢双金属复合板是可行的,尤其对于薄型复合板,该方法能有效降低界面脆性层的影响,具有明显优势。为进一步提高复合板结合性能,应考虑添加合适的中间层材料或调整轧制工艺加以改善。     

爆炸焊接钛-不锈钢接头冶金结合的某些特点

运用金相和扫描电镜检验爆炸焊接TA2/1Cr18Ni9Ti过渡接头结合界面,出示了有关结果。具有与TA2等强的钛-不锈钢接头表现出有别于一般爆炸焊接界面的特别形态:波长、波幅小,波幅与波长比值大,钛内绝热剪切滑移根轻微;断口分析表明,断裂发生在极接近界面的钛层内。疲劳裂纹起源于试样外表面,顺波峰(波谷)传播,不横切波形,因此,裂纹是否产生与界面波在试样表面露头时的状况密切相关,裂纹传播快慢则取决于一定截面上波的数目和沿波分布的化合物、夹杂等缺陷的数量和形态。小波纹结合具有最好的强度。     

3 mm厚钛/钢复合板低爆速炸药稳定爆轰的研究

研究3 mm厚的钛/钢复合板在爆炸焊接工艺技术条件下,采用不同药量的低爆速炸药,通过从起爆端开始沿爆轰长度方向对结合界面进行波纹检测及氧化和熔化研究,研究低爆速炸药不同用药量时在钛/钢复合板的稳定爆轰长度,为长度≥4 m钛/钢复合板爆炸焊接工艺参数的制定建立基础.     

Al-Si合金与HR-2钢热等静压直接扩散连接研究

采用热等静压直接扩散连接方法对Al-Si合金/HR-2钢进行了研究.检测了试样的气密性、界面结合强度,采用OM、SEM、EDS、AES分析连接界面的成分与组织.结果表明当扩散连接优化参数为T=540℃,P=120 MPa,t=1 h时,Al-Si合金/HR-2钢连接试样及试样焊接后的气密性均小于1×10-9 Pa-m3·s-1.试样连接界面形成明显的扩散层,界面紧密完整,未形成金属间化合物.连接试样的界面抗拉强度达56.3 MPa,压溃强度达112.5 MPa.     

大规格高强度钛/纯钛/不锈钢爆炸焊接复合板性能研究

通过爆炸焊接工艺制备出大规格(大面积、大厚度)的化工用高强度钛/纯钛/不锈钢(Gr12/Gr1/316L)爆炸焊接复合管板,并对其结合质量、力学性能、结合界面形态进行研究。结果表明,复合板的结合质量良好,钛/不锈钢界面的剪切强度达到290 MPa以上,其力学性能也达到ASTM B898-2011(2016)标准要求和客户的验收指标;结合界面形态分析表明,钛/钛(Gr12/Gr1)界面呈现近似于直线状结合,钛/钢(Gr1/316L)界面呈现波纹状结合。     

钛-钢-钛三层爆炸复合板的界面及性能研究

为了研究钛-钢-钛三层复合板的微观界面和力学性能,在对两次爆炸焊接的动能损耗进行计算的基础上,利用扫描电镜及能谱分析仪对两次爆炸焊接的界面进行了研究比较;对复合板进行了显微硬度测试、弯曲强度试验和剪切强度试验。结果表明:第二次爆炸焊接时的动能损耗更大,动能经过复板向基板传递,导致首次爆炸结合界面缺陷较明显,其熔化层和熔化块数量较多,体积较大;二次爆炸结合界面呈较好的波状结合。首次爆炸焊接界面处的显微硬度高于二次爆炸焊接界面,说明首次爆炸焊接界面的塑性变形更为严重;复合板在弯曲试验中未断裂和分离,抗弯性能良好;首次爆炸焊接界面处的结合强度低于二次爆炸焊接界面,但均满足复合板强度标准。     

钛箔/钢爆炸焊接的界面结合性能

为减小钛/钢爆炸焊接钛层的使用量,以低爆速乳化炸药作为焊接炸药,食盐作为传压层,成功实现厚度200 μm TA1钛箔与Q235钢的爆炸焊接.通过金相显微镜、扫描电镜和能谱仪对界面微观形貌进行分析,利用万能试验机对复合板试件进行拉伸、弯曲试验检测其结合性能. 结果表明,钛箔/钢界面呈规则的波形,主要以熔化层结合,具有良好的结合质量.靠近界面金属产生强烈的塑性变形,钢侧晶粒呈流线状.波后的旋涡内包含熔化块,未观测到孔洞、裂隙等缺陷.根据Ti和Fe元素原子比例,熔化块成分主要为FeTi,Fe₂Ti等金属间化合物.三点弯曲和拉伸试件的界面均未出现分离,复合板材界面具有良好的塑性变形能力和结合性能.拉伸试件断口两侧的钛层与钢层存在大小不一的韧窝,主要呈塑性断裂.     

钢基体参数对钢/铜双金属结合界面的影响

对高铅锡青铜ZCuPb20Sn5浇注钢基体进行试验研究,采用正交试验法分别研究钢基体材料、钢基体预热时间和钢基体预热温度对钢/铜双金属结合界面的影响。试验结果表明:钢基体为45钢、预热温度为1200℃、预热时间为2.5 h时,钢/铜双金属界面结合达到最佳效果,此时钢/铜双金属界面结合强度达到133 MPa,Cu原子和Fe原子之间的扩散距离达到14μm。     

爆炸钛—纲复合板

用炸药作能源,将钛板和钢板焊合在一起,所得的钛—钢爆炸复合双金属板材,现已用于化工设备。爆炸复合是爆炸焊接工艺的一种应用。一般认为:爆炸复合板材的结合界面是一种     

钛-钢扩散复合界面组织与结合强度

将钛管、钢管利用冷拔-内压扩散法制备了内包覆钛-钢复管。用扫描电镜、能谱分析、X-光衍射和拉剪试验等方法，研究了扩散退火温度与时间对钛-钢扩散复合界面附近组织、成分和界面剪切强度的影响。结果表明，该制备方法可使钛～钢实现冶金结合；界面剪切强度随扩散温度升高先增加后减小；750—800℃×0．5h扩散退火界面剪切强度最高，可达210MPa左右；扩散退火中Fe、Ti原子发生了互扩散；界面上有TiC形成；750℃×0．5h扩散退火试样断VI未检测到TiFe、TiFe2相；900—950℃×0．5h扩散退火钢侧出现柱状晶区，钛侧出现无晶界晶区与针状马氏体晶区。     

正火处理对Cu/Al爆炸焊接板显微结构及力学性能的影响

采用爆炸焊接技术制备出以T2紫铜为覆板、1060工业纯铝为基板的T2/1060层状复合板.300℃正火处理12,24,36,48 h后,对复合板结合界面的微观结构及各项力学性能进行了测试与分析.结果表明,T2/1060爆炸焊接板焊接质量良好,结合界面出现规则的、幅值/宽度分别约为35 μm/200 μm的波形结合.正火处理48 h后,两种元素在结合界面附近互相扩散明显,其扩散层的厚度、均匀程度有明显的提高;力学性能方面,试样的显微硬度、抗拉强度明显下降（分别从215 HV,255.7 MPa降为170 HV,228.8 MPa）,而延展性有明显提升（屈服应变由3.64%变为22.4%）.     

高速钢表面真空粉末烧结硬质合金层的组织及性能

研究了真空粉末烧结法在高速钢表面上复合硬质合金层的组织及性能，分析了硬质合全层组织和界面结构的特点、测试了表面硬质合金层和高速钢之间的结合强度、复合双金属材料常温及高温硬度、耐磨性能。结果表明，在1280℃烧结，获得3mm-5mm厚度的硬质合金层，和钢基底间结合强度达到450MPa，常温硬度为1200HV，700℃时硬度保持900HV，具有较高的热强性和良好的耐磨性能。     

退火工艺对爆炸焊接钛-铝复合板组织与性能的影响

采用电阻炉对爆炸焊接钛-铝复合板进行退火处理,利用万能材料试验机、SEM、EDS和XRD研究了退火工艺对爆炸焊接钛铝复合板组织与性能的影响。结果表明,在400℃退火时,保温时间3~10 h对钛-铝复合板界面的剪切强度的影响不大;当退火温度≥450℃时,随着保温时间的延长,复合板的剪切强度开始逐渐上升,到达一峰值后,随着保温时间的继续延长,界面剪切强度开始下降。爆炸焊接钛-铝复合板在450℃、保温时间≥10 h和490℃、保温时间≥3 h退火处理时,界面结合区有中间化合物Al3Ti生成。爆炸焊接钛-铝复合板合适的退火工艺选为450℃保温3 h。     

钛/不锈钢爆炸焊接接头退火性能的研究

通过拉伸试验，组织分析，断口形貌分析以及焊缝显微硬度的,研究了钛／不锈钢爆炸焊接接头强度及退火工艺对焊接接头强度的影响。结果表明，钛／不锈钢爆炸焊接界面结合强度高于纯钛；退火温度低于400℃，焊接接头的强度不降低，缺口强度约为530MPa；退火温度为500℃时，焊接接头的强度显著降低，缺口强度小于420MPa。     

钢铜双金属铸造界面结合参数研究

实验采用高性能铅锡青铜合金ZCu Pb20Sn5研究了浇注温度和钢基体预热温度对钢铜双金属界面结合强度的影响。实验结果表明,在铅锡青铜熔炼温度为1 200℃,钢基体预热温度为1 200℃时,钢铜双金属界面剪切强度达到142 MPa。     

汽车用铝合金/钢扩散焊接试验研究

用真空扩散焊接方法焊接铝合金和不锈钢。采用物相分析仪、描电镜、显微硬度计和万能试验机等对焊接接头结构和性能进行了分析。结果表明,通过扩散焊接能实现铝合金和不锈钢的焊接,获得的焊接接头界面结合良好。随着焊接温度升高,扩散层厚度增加,焊接温度550℃时扩散层出现裂纹。铝合金和钢界面处生成了高硬度相,主要为Fe2Al5和Fe4Al13金属间化合物。铝/钢焊接接头剪切强度随焊接温度增加呈先增加后减小的趋势,焊接温度500℃,保温时间3 h,得到接头剪切强度最大值为54 MPa,断裂方式为解理断裂。     

低压循环相变对累积叠轧TA1/Q235钢复合板结合特性影响的研究

根据工业纯钛TA1和Q235钢两种材料相变温度接近的特点,提出了利用低压循环相变预复合-累积叠轧焊制备TA1/Q235钢复合板的新方法。研究结果表明:经过热循环后的试样,在变形过程中,C、Ti原子的扩散并不限于沿垂直于界面的方向,而是可以沿任意方向随机进行的,在Q235钢界面附近没有出现柱状晶,界面附近的铁素体晶粒,从界面附近沿心部成梯度分布;采用累积叠轧焊所制备出的TA1/Q235钢复合板的结合强度得到明显改善,在复合温度为850℃、低压循环相变3次所得到的TA1/Q235钢累积叠轧焊复合板结合强度达到257.3MPa。但是,当热循环相变次数过多时,会增加金属间化合物的厚度,对结合强度产生不利影响。     

反应层厚度对Al_2O_3/AgCuTi/Ti-6Al-4V接头强度的影响

通过保持一定钎焊温度 ,改变钎焊时间得到不同反应层厚度的 Al2 O3/Ag Cu Ti界面。结合扫描电镜 (SEM)和力学试验结果 ,分析了反应层厚度对 Al2 O3/Ag Cu Ti/Ti- 6 Al- 4V接头强度的影响。结果表明 :厚度为 1.5μm时 ,接头强度达到最大值 12 5 MPa;厚度小于 1μm,剪切试样沿反应层和 Al2 O3陶瓷界面断裂 ;大于 3μm,沿反应层断裂。反应层厚度较薄时 ,接头强度取决于界面强度和残余应力的大小 ;反应层厚度较厚时 ,接头强度取决于反应层自身强度和残余应力的大小。