Mg/Al异种材料扩散焊界面组织结构及力学性能

Mg/Al扩散焊接头界面区由铝板侧过渡层(Mg2Al3相)、中间扩散层(MgAl相)、镁板侧过渡层(Mg3Al2相)组成.SEM观察分析表明,在界面铝板侧扩散层与中间扩散层之间存在一定的扩散空洞,不利于获得接头性能优良的扩散焊接头.随着加热温度的升高界面抗剪强度呈现先增大再降低的趋势,当加热温度475 ℃,保温时间60 min及压力0.081 MPa时,接头可达到最大抗剪强度18.94 MPa.接头界面扩散区的显微硬度范围为260～350 HM,明显存在三个不同硬度分布区,随着加热温度的提高,扩散区的显微硬度及扩散区宽度也相应增加.     

Mg/Al异种材料真空扩散焊界面区域的显微组织

采用真空扩散焊技术对Mg／Al异种材料进行了焊接。采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、显微硬度计及X射线衍射(XRD)对扩散界面附近的显微组织及性能进行了试验研究。试验结果表明，Mg／Al异种材料真空扩散焊在加热温度Tp=450-490℃，压力强度P=0．08-0．10MPa，保温时间t=40-60min时能得到良好的扩散焊接头。扩散焊界面过渡区形成了致密的新相化合物层，断口形貌呈粗糙暗灰色，以解理断裂为主并伴有脆性的混合型断口，扩散界面过渡区生成了MgAl、Mg3Al2、Mg2Al3等金属间化合物。     

93W/Ni/Ta扩散焊接接头的显微结构和力学性能

采用真空扩散焊接的方法获得了93W/Ni/Ta扩散焊接接头。利用万能试验机测试焊接接头剪切强度,通过XRD,SEM,EDS对焊接接头的物相组成和显微结构进行了分析。结果表明,93W/Ni/Ta扩散焊接接头剪切强度随焊接温度和保温时间的增加而增加,最大值达到244 MPa。焊接接头主要由Ni/Ta和93W/Ni界面组成,界面处金属间化合物分别为hcp-Ni3Ta,fcc-Ni3Ta,Ni2Ta和Ni4W。接头断裂发生在Ni/Ta界面处,表明Ni/Ta界面为接头的弱结合处。焊接接头界面的形成主要分为物理接触、固溶体形成、金属间化合物形成和金属间化合物长大4个阶段。     

钒/镍复合中间层扩散焊接钨与钢的界面结构及力学性能

通过添加钒/镍复合中间层,在1 050℃/10 MPa/1 h的工艺条件下,对钨/钢异种材料进行真空扩散焊接.采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、电子探针(EPMA)、纳米压痕、X射线衍射对接头的微观组织、元素分布及显微硬度进行分析和测试;对焊接接头的拉伸性能进行测试,并对拉伸断口的形貌特征,元素分布及物相组成进行分析.结果表明,采用钒/镍复合层可实现钨与钢的可靠焊接;钨/钢焊接接头界面区由钨-钒固溶体层、未反应的钒层、钒-镍界面层、未反应的镍层、镍-铁固溶体层五部分组成,其中钒-镍界面层结构为碳化钒层/钒-镍金属间化合物和碳化钒混合层/钒-镍金属间化合物层;钒/镍界面由于硬脆碳化物与金属间化合物的产生,具有最高的显微硬度,硬度高达9.7 GPa;接头强度达164 MPa,断裂点位于含脆性相碳化钒及钒-镍金属间化合物的钒/镍界面.     

Cu作中间层的汽车用铝合金/钢焊接研究

采用Cu中间层对铝合金和不锈钢进行真空扩散焊接。采用万能试验机和显微硬度计测试焊接接头力学性能,采用SEM、EDS对焊接接头的显微结构和元素分布进行了分析。结果表明,铝合金/Cu/不锈钢焊接接头剪切强度随保温时间的增加先增加后减小,保温时间为60 min时剪切强度达到最大值60.2 MPa。其焊缝由靠近铝侧反应层和靠近钢侧反应层组成,焊缝处显微硬度高于两侧基体。     

焊接温度对Mg/Al扩散焊接头微观组织和性能的影响

采用真空扩散焊在不同焊接温度下对AZ31B镁合金和6061铝合金进行连接。利用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）和能谱（EDX）观察Mg/Al异种金属接头的显微组织。结果表明：随着焊接温度的升高,扩散区各层的厚度增加,且组织发生明显变化。440°C时扩散层由Mg2Al3层和Mg17Al12层组成;460和480°C时由Mg2Al3层、Mg17Al12层和Mg17Al12与镁基固溶体的共晶层组成。随着加热温度的升高,高硬度区域显著增多,区域内不同位置的硬度存在明显差别。当焊接温度为440°C时接头的最大抗拉强度为37MPa,脆性断裂发生在Mg17Al12层。     

1420铝锂合金扩散焊工艺及中间层材料对接头性能的影响

研究了1420铝锂合金在一定工艺条件下，添加中间层金属进行真空扩散焊接的可行性，通过对接头显微组织、断口形貌、显微硬度和成分的测试与分析，发现在一定的工艺条件下，扩散焊接接头处原子扩散充分，形成了良好的冶金结合；采用铜中间层金属可以获得组织均匀的焊接接头；采用镍中间层能使接头处原子通过相互扩散形成金属间化合物强化相，可适当提高接头强度。     

加Ti箔中间层的钼-钼扩散焊接

在1000℃、10 MPa、60 min的工艺条件下,添加5μm的Ti箔作为中间层材料,进行钼-钼基体之间的真空扩散焊接.利用扫描电镜(SEM)观察接头界面形貌,并利用其自带的X射线能谱仪对界面元素扩散情况和中间层区域的元素成分进行测试和分析.结果表明,添加Ti箔作中间层实现钼-钼真空扩散焊接时,Ti原子和Mo原子能够实现良好的扩散,界面区域均为Mo-Ti固溶体,界面焊合率100％.     

采用Al及Al-12Si中间层的AZ31B镁合金TLP接头的组织和性能

采用Al及Al-12Si为中间层对AZ31B镁合金进行过渡液相扩散焊,用环境扫描电镜及万能试验机测试并分析了接头组织与强度之间的关系。研究结果表明：采用Al作为中间层时,随着保温时间的增加,Al12Mg17金属间化合物含量降低,接头强度升高;采用Al-12Si作为中间层时,含硅相Mg2Si对焊缝的强化提高了接头强度,但保温时间过长时,Mg2Si偏聚于焊缝中心会降低接头性能。     

连接温度对Ti为中间层钨/铜合金扩散接头组织和强度的影响

选取Ti箔作为钨与铜合金(CuCrZr)连接的中间层,考察了连接温度对扩散连接接头的显微结构和强度性能的影响。结果表明:扩散层中脆性金属间化合物对接头强度有重要影响,当连接温度为1030℃时,Ti与Cu发生共晶反应全部转化为液相并且大部分被挤出连接区域,少量残留的金属间化合物促进接头强度提高,剪切强度甚至超过W母材。     

Ti／Al扩散焊的接头组织结构及其形成规律

以TA2和L4为焊接材料进行扩散焊，结合剪切断口形貌，XRD分析，SEM分析和接头强度测试，研究了Ti／Al扩散焊的接头形成规律。结果表明，接头形成过程包括互扩散形成冶金结合、冶金结合区生成新相、新相颗粒长大连接成片层、新相片层按照抛物线规律生长4个阶段。TiAl3是扩散反应的初生相，且在较长时间内是唯一生成相。它的生成具有一定延迟时间tD，tD受温度影响很大。接头强度取决于扩散区中冶金结合的程度及界面结构，在TiAl3新相连接成片层之后，接头强度达到甚至超过L4型Al母材。接头剪切断裂发生在界面扩散区的Al侧或Al母材内部。     

镁合金与铝合金的夹层扩散焊连接

采用锌夹层在356℃温度下对镁铝异种金属进行扩散焊连接,并对接头的微观组织和力学性能进行分析.结果表明,利用镁与锌原子互扩散形成低熔点共晶液相区,能够实现镁铝材料的可靠连接.镁铝焊接接头界面区由铝锌反应层、未充分扩散锌层、锌镁反应扩散层组成.铝基体侧铝锌反应层是固溶体层,镁基体一侧锌镁反应扩散层主要是过饱和的固溶体基体及弥散析出的中间相,该区的中间相成分为Mg2Zn11及MgZn2.锌夹层的加入可有效阻止镁铝之间的互扩散.锌夹层镁铝扩散焊接头抗剪强度远超过镁铝直接真空扩散焊接头的抗剪强度.断口观察及相分析表明,接头失效发生在锌镁反应扩散层.     

铝/镀镍钢焊接头的组织形貌及力学性能分析

采用超声焊接对0.1 mm铝/镀镍钢片进行焊接研究,调整焊接工艺并获得不同的焊接接头。利用力学性能测试、硬度测试和接头焊缝组织试验,观察分析接头强度和硬度的变化,总结了接头形成的机理。结果表明:焊接时间与焊接振幅相对于焊接压强对接头强度的影响较大;焊接振幅对接头硬度的影响程度大于焊接时间,说明焊接振幅可提高金属晶粒的细化程度;超声焊接可破碎金属表面氧化膜,且焊接结合区未发现严重的熔化现象,而结合面的金属键合作用和物理冶金反应对接头的形成过程起了关键作用,是实现固相连接的基础。     

界面互锁复合Zn层对厚板铝/镁FSW界面组织及力学性能的影响

对于铝/镁搅拌摩擦焊(FSW)接头,当母材厚度过大时,容易沿界面形成较厚的脆硬金属间化合物(IMCs),导致接头成形极其困难。本研究创新地采用界面互锁复合Zn层,研究了厚板铝/镁FSW接头界面IMCs演变和接头性能变化规律,为后续实现铝/镁FSW接头的高强度连接提供了理论及实践依据。结果表明,斜对接接头镁侧界面上部生成了平均厚度为69.7μm的低熔点共晶层(Mg+Al₁₂Mg₁₇),中部和下部生成了平均厚度为42.7和21.2μm的IMCs,该IMCs层由Al₁₂Mg_{1 7}和Al₃Mg₂组成。相比于斜对接接头,当采用界面互锁复合Zn层时,界面局部位置生成了Al-Mg-Zn相(Al₅Mg₁₁Zn₄)和Mg-Zn相(Mg Zn₂、Mg₂Zn₃)替代了原有的Al-Mg IMCs,最小IMCs厚度仅为3.9μm。拉伸结果表明,接头抗拉...     

纯锆中间层扩散连接TC4钛合金的接头组织与力学性能

采用纯Zr作中间层实现了TC4钛合金的扩散连接。通过扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)等方法分析了接头界面的微观组织,研究了扩散连接工艺参数对接头界面组织及力学性能的影响。结果表明,界面处生成了成分均匀、连续的钛锆固溶体扩散层,同时扩散层中含有大量板条状的α′-Ti(钛马氏体)相;随着连接温度的升高和保温时间的延长,扩散层的厚度逐渐增加,接头室温抗剪强度呈现出先升高后降低的趋势;当连接温度为800℃、保温时间为40 min、连接压力为5 MPa时,接头室温抗剪强度最高,达到190 MPa。