Influence of holding time on microstructure and shear strength of Mg alloy/steel joint diffusion bonded with Zn－5Al interlayer

The diffusion bonding of AZ31B Mg alloy and Q235 steel was investigated with a Zn-5Al alloy as interlayer and under different holding time ranging from 3 to 1 200 s.The microstructure and phase compositions of bonded joints were characterized by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectrometer (EDS) and X-ray diffraction (XRD) methods.The shear strength of Mg alloy/steel joints was measured by tensile tester.It was found that the microstructure of bonded joints evolved dramatically along with the prolongation of holding time.Under the holding time of 3 s, the main part of joint was composed of MgZn2 phase and dispersed Al-rich solid solution particles.When increased the holding time more than 60 s, the excessive solution of AZ31B into the interfacial reaction area led to the formation of coarse phase and eutectic microstructure, and also the complex Fe-Al and Mg-Al-Zn IMCs at transition layer closed to Q235 steel side.According to the tensile testing characterizations, the joints obtained under holding time of 3 s exhibited the best shear strength of 84 MPa, and the fracture occurred at the intermediary part of joint where the flexible Al-rich solid solution particles could help to impede the microcrack propagations.With prolonging the holding time to 600 s, the shear strength of joints was deteriorated enormously and the fracture position was shifted to the transition layer part closed to Q235 steel.     

Transient liquid phase diffusion bonding of a single crystal superalloy DD6

0Introduction DD6isasecondgenerationsinglecrystalsuperalloy developedbyBeijingInstituteofAeronauticalMaterials, whichpossessesmanyadvantagessuchashighstrengthat elevatedtemperature,excellentcomprehensiveperform anceandgoodmicrostructuralstability.DD6allo…     

单晶高温合金的过渡液相扩散焊

为了探明单晶过渡液相(TLP)扩散焊接头组织与性能的关系,采用扫描电镜(SEM)研究接头微观组织,并进行力学性能测试. 结果表明,接头由连接区和基体区所组成. 当等温凝固过程未完成时,连接区由等温凝固区和快速凝固区组成,而等温凝固区主要由γ和γ'相组成,快速凝固区主要是由共晶组织组成. 当等温凝固完成而固态均匀化过程不充分时,连接区由等温凝固区和分布在接头中心的硼化物相组成. 采用低温等温凝固,高温固态均匀化的焊接工艺可以获得高性能的接头.     

Ni3Al单晶高温合金过渡液相扩散焊工艺

采用KNi3中间层,对Ni3Al单晶高温合金进行过渡液相扩散焊,分析不同焊接保温时间的接头和基体组织的变化,测试接头的高温持久性能.结果表明,1 240℃保温12 h,TLP扩散焊接头局部区域有少量的γ＋γ＇共晶组织及小块状的硼化物组织,其它区域均为与基体组织一致的γ＋γ＇双相组织;基体γ＇相由四方形转变成不规则状.焊接接头在1 000℃高温持久强度达到标准状态的基体强度90%.试样组织出现γ＇相筏形化,焊缝区域筏形组织粗化,且形状不规则,与持久应力方向呈一定角度.     

单晶过渡液相扩散焊接头单晶化机理

为了探明单晶高温合金TLP扩散焊接头单晶化机理,采用扫描电镜（SEM）、背散射电子（BES）和背散射衍射（EBSD）分析接头微观组织.结果表明,接头内形成贯穿型晶界和等轴晶粒是接头无法实现单晶化的主要原因.在实际焊接过程中,应严格控制试样加工、中间层添加、装配、焊接等工序.在等温凝固阶段,液相依附于固态单晶基体以平面晶的方式外延生长,直至液相消失,界面上形成具有一致晶体取向的一块单晶,随着保温时间的延长,固态均匀化过程充分进行,冷却后将形成单晶化的接头.     

DD6单晶合金过渡液相扩散焊工艺

对国内自行研制的第二代单晶合金DD6的过渡液相扩散焊(TLP扩散焊)工艺进行了研究。所采用中间层合金的主要成分与DD6母材基本一致，同时加入一定量的B作为降熔元素。试验结果表明，在文中的试验条件下，很难获得微观组织与DD6母材完全一致的TLP扩散焊接头。1290℃／12h规范扩散焊接头的连接界面，约一半区域为与DD6母材类似的γ γ’组织，其它区域则为γ固溶体基体上分布着不同形态的硼化物，其980℃的持久性能接近母材性能指标的90％。延长扩散焊保温时间至24h，连接界面上的不均匀区域减少，其980℃及1100℃的持久性能分别达母材性能指标的90％～100％和70％～80％。     

扩散时间对DD6单晶高温合金TLP接头界面组织的影响

采用厚度30μm的商用BNi2钎料为中间层,在钎焊温度1 100℃,保温时间20 min条件下实现了DD6单晶高温合金的TLP连接.研究了在温度1 180℃不同扩散时间对DD6单晶高温合金TLP接头界面组织的影响规律,重点分析了接头区域合金元素随扩散时间的分布规律.结果表明,随着扩散时间的延长,接头界面处形成的针棒状硼...     

FGH97高温合金TLP焊接接头组织分析

采用BNi82CrSiB中间层材料对FGH97高温合金进行了过渡液相(TLP)焊,研究了焊接温度为1150℃不同保温时间条件下的接头组织.结果表明,随保温时间的延长,焊缝宽度逐渐增大,焊缝中等温凝固区γ固溶体的数量逐渐增多,而焊缝中央非等温凝固区树枝状γ/Ni2B共晶、γ/γ'共晶、Ni3Si、M23B6和Cr2B等物相逐渐减少并消失,最后形成致密的γ固溶体焊缝组织.同时,随保温时间的延长,焊缝两侧扩散区的宽度逐渐增大,且有针状、颗粒状和蠕虫状的M3B2型硼化物析出,且越远离焊缝,析出相的数量越少.     

IC10单晶过渡液相扩散焊接头微观组织与力学性能

采用扫描电镜（SEM）和能谱分析仪（EDS）研究IC10单晶高温合金过渡液相（TLP）扩散焊接头微观组织演变．结果表明,接头由连接区和基体区所组成,连接区由等温凝同区和快速凝固区组成．快速凝固区可以通过延长保温时间的方法予以消除．随着保温时间从2h增加到8h,基体内的γ＇相尺寸达到了0．9μm．通过限制TLP扩散焊接头内晶界的形成,以及焊后固溶处理的方法可以有效提高接头的力学性能．在温度1000℃下,接头平均抗拉强度为507MPa．在温度1000℃、应力144MPa下接头持久寿命可达到120h以上．     

DD3单晶合金TLP扩散焊接头组织及持久性能

采用粉状中间层合金D1P对镍基单晶高温合金DD3进行了TLP扩散焊,并对接头组织与性能进行分析研究.结果表明,D1P粉状中间层合金TLP扩散焊接头的焊缝主要由γ+γ'双相组织、枝状化合物(Mo,W,Cr,Ni)3B2和条状化合物(Cr,Mo)23(C,B)6组成,近缝区中存在块状或针状化合物相(Mo,W,Cr,Ni)3B2.接头中存在明显的组织不均匀现象,对接头性能具有明显的不利影响.接头组织不均匀现象可经过高温长时间保温消除,1 250℃/24 h/空冷扩散焊的接头,并在焊后进行时效处理,其980℃持久强度可达到母材的90%.     

工艺参数对IC10单晶TLP接头组织和性能的影响

采用自制镍基非晶合金箔带KNi3A,在1 240℃对IC10单晶进行过渡液相扩散连接.利用扫描电镜对接头组织进行观察和分析,研究了不同焊接参数下获得的焊缝组织,并对接头进行了高温拉伸和高温持久性能测试.结果表明,当焊缝间隙为0.04 mm时保温10 h,接头组织与母材相同,接头高温力学性能良好;焊缝间隙为0.04 mm保温6 h和焊缝间隙为0.08 mm保温10 h时,无法获得完全等温凝固组织的接头,接头中存在共晶组织和化合物相,接头高温力学性能较差.