Ti6Al4V／Al2O3的扩散连接及界面的初步研究

成功地用真空扩散焊法获得了Ｔｉ６Ａａ４Ｖ／Ａｌ２Ｏ３的连接界面。分析了不同温度下的界面结构、界面反庆情况，同时用压痕法初步偿试了界面残应力分析。     

预测钛合金超塑成形－扩散连接(SPF/DB)界面层的断裂韧度

提出根据超塑成形－扩散连接(SPF/DB)的工艺技术参数预测扩散连接界面层断裂韧度的计算方法,并对TC4/TA2连接件,开发了相应的界面层断裂韧度的分析和预测软件系统。该计算方法首先在理论分析和试验的基础上,建立扩散连接界面层成长模型,获得扩散连接件界面层厚度的计算公式,确定材料过渡参数m的计算方法;其次对已有的混合型外载的界面断裂准则进行修正,使其适用于扩散连接件界面层断裂时能量释放率曲线的函数模型。计算结果与试验结果吻合良好。分析结果表明：在允许工艺参数范围内,扩散连接件界面断裂韧度随成形温度、成形压力和保压时间的提高而提高。其中,成形压力影响最大,然后依次为保压时间和成形温度。为了提高扩散连接界面层的断裂韧度,必须通过界面层设计来提高其界面裂尖断裂混合度,而上述各工艺技术参数,正与其裂尖断裂混合度的大小密切相关。     

Ti6Al4V／Al_2O_3的扩散连接及界面问题的初步研究

成功地用真空扩散焊法获得了Ｔｉ６Ａ１４Ｖ／Ａｌ２Ｏ３的连接界面。分析了不同温度下的界面结构、界面反应情况，同时用压痕法初步偿派了界面残余应力分析。结果表明，在８００℃时扩散焊界面上没有显著的化学反应，随着温度的提高，界面上Ｔｉ６Ａ１４Ｖ和Ａｌ２Ｏ３反应生成ＴＩＡｌ、Ｔｉ２Ａｌ、Ｔｉ３Ａｌ与Ｔｉ组成的脆性混合过渡层。该过渡层，并通过氧的固溶使基体金属脆化；压痕裂纹扩展方式可以在一定程度上反映残余应力的局部分布特征。     

扩散连接工艺对SP-700钛合金热轧板连接界面结合性能的影响

对SP-700钛合金热轧板进行扩散连接试验,研究了扩散连接温度(720,750,780,810,840℃)和时间(5,15,30,45min)对合金板连接界面形貌及结合强度的影响。结果表明:随扩散连接温度的升高和时间的延长,合金未结合区域减少直至消失,界面结合强度增加;温度越高,界面完全结合所需时间越短,在温度高于750℃下扩散连接30min时,界面基本实现完全结合;在840℃扩散连接30min后,合金结合界面上存在大量等轴α相,界面结合强度最高,达400MPa。     

无损检测新技术在钛合金SPF/DB结构检测中的应用研究

错位散斑技术是无损检测的一种新技术,为了探索SPF/DB结构检测的有效方法,应用错位散斑技术对钛合金SPF/DB结构进行了检测,得出明显的缺陷特征。从检测敏感度、效率等方面与X射线、超声C进行对比,结果表明,错位散斑技术能够应用于钛合金SPF/DB的结构检测,但仍需在检测精度、可靠性等方面进行深入研究。     

Al-Ag-Cu-Ti反应扩散连接SiCp/2009Al复合材料的工艺研究

采用Al-Ag-Cu-Ti中间夹层,在真空条件下对SiCp/2009Al复合材料进行了反应扩散连接研究。通过正交试验设计得到了最佳的连接工艺为:连接温度550℃,保温时间60min,压力2×10-3MPa,Ti含量为3wt%。力学性能试验结果表明,采用该工艺得到的接头剪切强度可达120MPa。对连接区进行SEM、XRD和EMPA分析表明,连接区生成了Ag2Al、Al2Cu、Al3Ti、Al3Cu Ti金属间化合物,少量的金属间化合物能起到有效增强接头连接区的作用,和母材的力学性能相匹配,提高连接接头的综合性能。     

Fe3Al/18-8异种材料扩散焊界面的元素扩散

本文根据Fiek第二定律对不同焊接工艺条件下Fe3Al／18—8异种材料扩散焊界而元素的浓度分布进行了数值计算。分析了加热温度和保温时间对界面附近元索扩散距离及形成的中间过渡层的影响，并与实际试验测定值进行了比较。实测和计算结果表明，在加热温度1333K和保温时问45～60min条件下，Fe3Al／18-8异种材料进行扩散焊接可以获得良好的中间过渡层，从而满足整个焊接接头的使用要求。     

Fe3Al/18-8异种材料扩散焊界面的元素扩散

本文根据Fick第二定律对不同焊接工艺条件下Fe3Al/18-8异种材料扩散焊界面元素的浓度分布进行了数值计算,分析了加热温度和保温时间对界面附近元素扩散距离及形成的中间过渡层的影响,并与实际试验测定值进行了比较.实测和计算结果表明,在加热温度1333K和保温时间45～60 min条件下,Fe3Al/18-8异种材料进行扩散焊接可以获得良好的中间过渡层,从而满足整个焊接接头的使用要求.     

Ti/TiN复合膜工艺优化及性能研究

利用正交试验和极差分析方法，分析了多弧离子镀Ti／TiN复合膜中工艺参数（弧电流、氮气分压、基体负偏压、钛过渡层厚度）对Ti／TiN复合膜的纳米硬度和膜与基体的结合力的影响及主次关系，并通过正交试验对工艺参数进行了优化。研究表明，氮气分压和弧电流是影响Ti／TiN复合膜纳米硬度的2个最主要因素，膜层与基体的结合力随着弧电流的增加而下降；升高基体负偏压，虽然可以提高Ti／TiN复合膜纳米硬度和膜与基体的结合力，但是高负偏压将急剧升高基体温度，可能导致基体退火；沉积一定厚度的钛过渡层可以显著提高TiN膜层与基体的结合力。     

工艺连接在机械加工中的应用

零件在机床上加工,为了确保零件的加工精度及加工的经济效益,利用现有的装夹工具无法达到一次性找正装夹,需要利用加工毛坯残料作为工艺连接的方式来实现最终加工合格零件,本文以车床和铣床上经常用到的工艺连接为例,简述几种连接类型。     

真空热压烧结SiC_p/Al复合材料的界面元素扩散及增强断裂机理

采用真空热压粉末冶金烧结工艺制备了含SiC颗粒体积分数分别为 5 %、15 %和 2 5 %的SiC颗粒增强铝基复合材料 ,结合其力学性能、扫描电镜和界面微区能谱分析结果 ,分析了SiC/Al复合材料的真空烧结过程中的界面现象 ,以及材料增强和断裂机理。结果表明 ,真空烧结过程中出现了界面反应 ,改善了界面结合强度 ,断裂破坏主要在基体上进行。随着SiC粒子体积分数的增加 ,SiCp/Al复合材料的抗拉强度增加 ,弹性模量显著增加 ,延伸率降低 ,材料脆性增加。     

Al2O3/(Ag72Cu28)97Ti3/Ti-6Al-4V界面反应

在１．８　ｋｓ、１　０７３～１　１７３　Ｋ条件下对Ａｌ２Ｏ３／（Ａｇ７２Ｃｕ２８）９７Ｔｉ３／Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ进行了钎焊试验。通过扫描电镜、波谱、能谱和Ｘ射线衍射对界面反应产物进行了测试，确定了界面结构，并讨论了这些反应产物形成的可能性。结果表明，温度小于１　１２３　Ｋ的界面结构为Ａｌ２Ｏ３／Ｃｕ２Ｔｉ４Ｏ／Ｃｕ４Ｔｉ３＋Ｃｕ固溶体／Ａｇ－Ｃｕ共晶　＋　富Ａｇ相；温度１　１７３　Ｋ的界面结构为Ａｌ２Ｏ３／Ｃｕ３ＴｉＯ５　＋　ＣｕＡｌ２Ｏ４／Ｃｕ４Ｔｉ３／富Ａｇ相＋　Ｃｕ４Ｔｉ３。     

Ti2AlNb合金多层板结构超塑成形/扩散连接数值模拟及试验研究

研究内容为Ti2Al Nb合金多层板结构的超塑成形/扩散连接(Superplastic forming/diffusion bonding,SPF/DB)工艺。采用恒应变速率法对Ti2Al Nb热轧板材进行单向拉伸试验,得到最佳超塑成形条件如下:变形温度=940℃,应变速率=0.000 5 s–1。利用MARC有限元软件对Ti2Al Nb合金多层板结构的超塑成形过程进行数值模拟,预测构件的壁厚分布情况和可能产生的缺陷。进行三层板和四层板结构的SPF/DB试验,采用优化的压力-时间曲线进行超塑成形的压力加载,扩散连接工艺参数如下:温度=940℃,压力p=10 MPa,时间t=180 min。结果表明,三层板结构在面板出现明显的沟槽现象,沟槽的深度为4.49mm,宽度为8.85 mm;四层板结构成形效果较好,表面平整,无褶皱、沟槽等缺陷;对扩散连接处的微观组织进行观察,显示扩散界面的连接质量良好。研究结果为Ti2A1Nb合金在航空航天复杂薄壁夹层结构件的制造方面提供了参考依据。     

高熵合金(CoCrFeMnNi)/铜真空扩散连接的界面行为及接头性能研究

用固态扩散方法实现了CoCrFeMnNi高熵合金与铜在温度750~850℃下的良好连接,利用扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)、能谱(Energy disperse spectroscopy,EDS)分析、显微硬度测试及拉伸试验研究扩散反应温度对其界面反应行为和接头力学性能的影响,结合菲克扩散第二定律计算和分析Cu原子在高熵合金中的扩散系数。结果表明:Cu在高熵合金一侧的扩散速率大于高熵合金组元在Cu侧的扩散,随温度增加,高熵合金组元向Cu侧扩散时其在扩散区内原子浓度分布降低的程度按MnCrFeCoNi的顺序依次减小。理论计算表明,Cu在高熵合金中的平均扩散系数明显小于铜在不锈钢中的平均扩散系数。经扩散反应后,Cu/高熵合金界面附近均可形成FCC型固溶体组织的反应层,无金属间化合物产生。所有扩散连接接头拉伸后其断裂均发生在远离界面的铜侧,随扩散焊温度升高,其抗拉强度和应变有所降低,其中750℃时铜的抗拉强度与应变分别达到最大值224MPa和33%。     

重型机械领域中的预应力坎合连接原理及应用

预应力坎合连接技术是在重型机械领域中的一种剖分后的组合技术.在自然界中,由于生物长期进化的自适应性使生物能够产生很好的微观机械阻挡,从而形成连接的效应;在机械领域中,则需要通过高的表面接触应力,形成接触区的全塑性变形,达到双尺度机械阻挡和粘着效应,从而提高界面的抗剪能力.从生物学、弹塑性接触力学以及粘着理论的角度分析预应力坎合的基本原理,并用有限元和试验分析弹塑性接触和坎合结构的形成.在预应力坎合作用下,剖分件在预应场的作用下形成具有承载能力的整体件.此外,还介绍了预应力坎合原理在重型机械领域中的应用情况.     

灰铸铁表面原位合成TiC/Al3Ti复合涂层的组织及耐磨性

采用铸造反应合成技术在灰铸铁表面原位合成TiC/Al3Ti复合涂层材料,对复合涂层的显微组织、硬度和耐磨性进行了研究。结果表明:Al-Ti-C体系完全反应后可制备出纯净的TiC/Al3Ti表面复合涂层材料,该表面复合材料组织致密,并随着涂层中TiC含量的增加,材料的硬度有所提高,表面复合涂层的硬度明显高于铁基体的硬度,磨损性能也要优于铁基体,明显改善了铸铁的表面硬度和摩擦性能。       

102/T91异种钢瞬时液相扩散连接双温工艺接头的组织与性能

用FeNiCrSiB非晶合金箔作中间层,在氩气保护下采用瞬时液相扩散连接双温工艺对102/T91异种钢管进行了连接试验;对接头的显微组织和室温力学性能进行了分析测试.结果表明:在1260℃加热1min、1230℃等温4min、压力为6MPa条件下接头的组织与性能最理想,接头焊缝组织与基体组织相似,接头横剖面的界面为曲线状,接头抗拉强度达到母材水平.     

一次性无菌连接技术在无菌工艺中的应用

从预先灭菌一次性连接件、无菌软管、接头、无菌连接等一次性无菌连接技术介绍入手,阐述了无菌连接技术,概述了其最佳实践指南,并分别从反应器的发酵种子培养、缓冲剂/培养基、一次性输送管道、灌装四个方面探讨了一次性无菌连接技术在无菌工艺中的应用。一次性无菌连接技术有助于满足业界对快速药品开发、工艺可靠性以及提高生产效率的需求。     

Ti3Al金属间化合物在熔融LiCl-Li2O中的热腐蚀行为

采用浸没法研究了Ti3Al金属间化合物在750℃熔融LiCl-3％Li2O中的热腐蚀行为。结果表明：Ti3Al的耐腐蚀性能优于SS310不镑钢。Ti3Al在腐蚀初期出现了较快的腐蚀,而后腐蚀速率减慢并趋于平缓。Ti3Al经腐蚀后,形成了双层结构的腐蚀膜,外层较厚,由铝的氧化物（LiAlO2,Al2O3）构成;内层较薄,由钛的氧化物（Li2TiQ,TiO2）构成。铝的选择氧化导致了Ti3Al腐蚀初期快速腐蚀,而腐蚀后期腐蚀速率较慢是由于钛的氧化物构成的内层具有较好的保护性。