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％.     

钛/铝异种金属扩散连接及其界面调控的研究进展

钛/铝复合构件具有轻量化、高强度、耐腐蚀等优势,使其广泛应用于新能源汽车、航空航天等领域。但是钛/铝之间的物理性能差异较大,且冶金反应容易生成如TiAl3,TiAl等脆性的金属间化合物,导致钛/铝异种金属接头性能下降。为了解决上述问题,基于扩散连接技术在异种金属连接方面变形小、无污染、冶金结合致密等优势,文中详细讨论了扩散连接技术在钛/铝异种金属连接上的应用,以及连接温度、保温时间、压力等焊接工艺参数、焊后热处理工艺、中间层对接头的影响。重点总结了工艺调控和添加中间层调控钛/铝接头的组织和性能。结果表明,工艺调控和添加中间层调控相结合可以最大限度的调控脆性金属间化合物的类型和降低金属间化合物的厚度。在此基础上,讨论了钛/铝异种金属扩散连接的发展趋势。     

瞬时液相扩散连接中间层的研究

中间层是实现瞬时液相扩散连接的主要因素,中间层成分的选择和其降熔元素的配比是保证中间层性能的关键。根据中间层的作用和选择要求,从理论上通过相图分析了最适合瞬时液相扩散连接的降熔元素的含量范围,指出连接接头允许的最大降熔元素含量Cr是扩散连接要实现的主要指标;为了提高效率并保证焊接接头质量,最佳的降熔元素含量应该在CαL1和CE之间;对高温性能比较稳定的合金,中间层降熔元素含量选择应接近CαL1,对高温敏感的合金则选择应接近CE。     

镓中间层1420铝锂合金扩散连接界面组织与性能

采用机械加压的方法,在大气环境下开展镓中间层1420铝锂合金扩散连接试验;通过光学显微镜、扫描电镜和剪切强度试验等方法,研究了温度、压力、时间3个参数对界面组织和接头性能的影响规律。结果表明,温度越高,压力越大,时间越长,形成的界面组织越好,接头性能越高,且接头剪切断口形貌表现为越来越多的撕裂带,其规律与普通扩散连接相同。当温度520℃、压力11MPa、时间1h时,接头剪切强度达到81.6MPa。随着温度的增加和时间的延长,在界面附近形成了越来越宽的镓分布层,表明中间层镓沿晶界向母材的扩散距离越来越大,反映出原子扩散进行的越来越充分。但压力对此影响不大。     

异种材料扩散连接接头残余应力的分布特征及中间层的作用

利用有限元方法 ,模拟分析了异种材料扩散连接接头残余应力的分布特征。分析表明 ,对接头有害的较大的残余应力区域分布在膨胀系数较小母材靠近焊缝附近的地带 ,而残余应力的最大值出现在其界面脆性相及焊缝附近靠近接头边缘的微小区域 ,降低连接温度、减少连接时间有利于减小接头残余应力 ,优化接头的界面应力状态。提出了中间层残余应力因子Rf 和中间层厚度因子Tf 概念 ,考虑到中间层的接触强化影响及被焊金属表面物理接触的形成要求 ,当选择中间层时 ,为降低接头的残余应力 ,应尽量选择 |Rf|、Tf 较小的中间层 ,同时中间层厚度应在能保障形成充分物理接触的前提下取较小的厚度     

扩散连接界面物理接触行为的动态模型

通过把连接初期可能存在的不影响连接进程的空洞排除掉，并把中间层与屈服极限较小的母材一体化，提出了既能真实反映实际表面几何形状及连接时表面间的接触几何特性，又能简化紧密接触与接合面积数学处理过程的扩散连接接头接触界面几何模型。分析了扩散连接过程的重要阶段-物理接触阶段，并建立了相应的接合面积计算模型。利用此模型可以很好地解释扩散连接接头界面不同区域接合强度不同的现象。模型显示，在扩散连接的物理接触过程中，不同区域的接合能力不同，剪切应力对促进界面空洞的塑性变形及弥合发挥着非常重要的作用。     

钛合金／镍箔／不锈钢脉冲加压扩散连接界面结构及接合强度

采用纯镍箔作中间过渡层，在脉冲加压扩散连接工艺下，对TA17钛合金与0Cr18Ni9Ti不锈钢进行了连接试验，并测定了接头的拉伸强度。结果表明：采用镍箔作中间过渡金属的脉冲加压扩散连接，实现了钛合金与不锈钢的高效良好连接，接头抗拉强度达到了334MPa。采用金相显微镜和扫描电镜，对拉伸断口形貌进行了观察和分析；利用能谱仪（EDS）测定了拉伸断口各区域内的微区成分；并对拉伸断口进行了剥层试验。结果表明：拉伸断裂发生在Ni-Fe和Ni—Ti之间，Ni-Fe和Ni—Ti区均承载拉伸力，中间层Ni的存在成功地阻止了Fe与Ti之间的互扩散。     

SiC颗粒增强Al复合材料的扩散反应连接试验

以Cu箔为中间层,利用金相显微镜、拉伸试验机、X射线衍射仪对SiC颗粒增强铝基复合材料进行了真空扩散反应连接试验研究.结果表明,连接表面的洁净与否对接头外观质量具有重要影响;连接温度升高,原子扩散区域增大而连接试样的整体力学性能变差;连接接头中有金属间化合物AlCu3的产生.     

TC4／Ni／QAI10—3—1．5扩散连接研究

采用Ni箔做中间层在真空下对TC4和QAI10—3—1．5进行扩散连接，用冷场发射扫描电镜(JEOL JSM 6700F)对焊接接头进行金相和能谱分析，用X射线衍射进行相分析，并进行硬度试验和接头拉伸试验。结果表明，在连接温度870℃，连接压力10MPa，保温时间60min规范下，Ni做中间层能够实现TC4和QAI10—3—1．5扩散连接，其抗拉强度达到325MPa。扩散连接界面形成了不同的分层结构，由形成了NiTi相，(NiTi Ni3Ti)相和Ni(Cu)固溶体构成的扩散反应层。     

温度对纯铁中间层连接低活化钢扩散行为的影响

采用Gleeble-3500热模拟试验机,在950～1 100℃进行了低活化钢加纯铁中间层的扩散连接,通过对连接界面附近显微组织、元素分布和显微硬度的分析和测试,研究了温度对连接界面元素扩散行为的影响。结果表明：经不同温度扩散连接后,接头的显微组织由母材的板条马氏体、连接界面处的Fe-Cr固溶体和中心层未发生扩散的纯铁3部分组成。连接界面处发生互扩散形成扩散层,扩散层的厚度随温度升高而增加;Cr元素在纯铁中间层的扩散符合菲克第二定律,扩散系数与温度的关系为D=1.43×10^-7 exp（-210 900/RT）。     

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.     

超声固结钛/铝箔材界面剥离强度与结合机理分析

以1100铝箔和TA1钛箔为基体材料进行异种金属材料超声固结试验研究,制备了Ti/Al箔材金属层状复合材料试样,应用剥离试验研究了振幅、静压力对Ti/Al箔材界面结合强度的影响规律,利用扫描电镜研究了剥离界面的微观组织形貌,采用EDS对剥离界面进行能谱分析,通过透射电镜对Ti/Al箔材界面微观组织进行观察。结果表明,超声固结可以实现Ti/Al箔材良好的结合界面,界面结合强度随着静压力的增大先增大后减小,随着振幅的增大单调递增;在振幅35μm,静压力1.5kN条件下,获得最佳的超声固结界面,其剥离强度为11.325N/mm;Ti箔材的剥离界面中Al元素均匀分布,并存在明显的韧窝组织;Ti/Al界面存在元素过度区,界面处晶粒细化明显;铝箔表面氧化膜破碎,且钛元素以弥散的形式嵌入到铝晶粒内部。     

Cu中间层SiCp/Al MMCs TLP扩散连接过程分析

采用铜箔作中间层,在连接温度为853 K、无压的条件下进行了瞬间液相连接,对TLP扩散连接过程及其动力学模型进行了分析,并对试验结果进行了的验证.结果表明TLP扩散连接理论模型和试验结果之间还存在着一些差异,对等温凝固过程还需要进一步探讨.分析认为,AlMMCs中大量的晶界、亚晶界、位错等短路扩散通道的存在,直接影响TLP连接过程及其动力学.     

Diffusion bonding of copper alloy to stainless steel with Ni and Cu interlayer

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＣｕＡｌＢｅａｌｌｏｙｉｓａｎａｔｔｒａｃｔｉｖｅｓｈａｐｅｍｅｍｏｒｙａｌｌｏｙｆｏｒｕｓｅｉｎｍａｎｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｔｏｒｅｄｕｃｅｓｈｏｃｋａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｄｕｅｔｏｉｔｓｈｉｇｈｓｐｅｃｉｆｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈ ,ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ,ｄａｍｐｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｙａｓｗｅｌｌａｓｇｏｏｄｓｈｏｃｋａｂｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄａｎｔｉ ｎｏｉｓｅｐｒｏｐｅｒ ｔｉｅｓ[1～ 3].Ｈｏｗｅｖｅｒ,ｉｎｏｒｄｅ…     

Mo和Al箔扩散连接界面反应层形貌分析

在压力20MPa,温度600℃保温50min～6h时间条件下,利用扩散连接方法连接厚度为微米级的Mo和Al箔,观测Mo-Al固-固界面生长和演变情况。结果表明,Mo-Al界面反应新生相是在距接触界面0.5～0.7μm的Mo箔表皮下形核,进而撕裂、顶开Mo表皮,成岛状生长,进入到Al基体中,并将撕裂的Mo表皮带入新相内部,形成Mo夹层。因此,在Mo-Al界面反应初期,反应界面形貌不是平直的,而是类似界面上分布的岛屿,且每一种新生相纵向比沿界面的横向生长速度快;随着这些岛屿的生长相连,Mo-Al反应界面会出现3层连续的反应层,即Mo3Al8,MoAl5,MoAl12。当Al箔较薄而被反应消耗完毕后,会形成单独的MoAl4反应层,且会出现一种反应物"吞食"另一种反应物的现象,最后剩下含Mo高的Mo3Al8,MoAl4相。     

亚微米级Al2O3p/6061Al复合材料的扩散焊接

研究了亚微米级Ａｌ２Ｏ３ｐ／６０６１Ａｌ 复合材料扩散焊接头强度随焊接参数的变化规律, 采用扫描电镜、透射电镜等手段分析了接头区域微观组织, 探讨了焊接参数、接头微观组织与接头宏观性能之间的联系。指出焊接温度是复合材料扩散焊接最重要的工艺参数, 焊接温度介于基体合金固相线与液相线之间, 接头强度最高值可达到１７０ ＭＰａ; 接合界面的氧化膜阻碍基体原子的扩散, 是复合材料接头强度下降的原因之一。在此基础上成功地实现了亚微米级Ａｌ２Ｏ３ｐ／６０６１Ａｌ 复合材料的扩散连接     

用复合中间层扩散连接钛铝基合金与镍基合金

采用Ti／Nb和Ti／Nb／Ni复合中间层扩散连接钛铝基合金与镍基合金．采用扫描电镜、电子探针等手段对接头的界面组织及断口进行分析,采用抗剪强度测试对接头的连接强度进行评价．结果表明,在连接温度为900℃,连接压力为20MPa固定的情况下,采用Ti／Nb复合中间层,在连接时间为30min时,接头抗剪强度最高为273．8MPa,接头断裂于GH99／Nb界面;采用Ni／Nb／Ti复合中间层,在连接时间为60min时,接头抗剪强度最高为314．4MPa,接头断裂于Ti／TiAl界面的Ti3Al反应层．采用Ni／Nb／Ti复合中间层所得接头强度较Nb／Ti复合中间层有较大提高,且接头的断裂位置发生变化,说明镍中间层的加入,对缓解接头应力有一定的作用．     

钛合金与不锈钢的纳米扩散焊接工艺探索

采用纳米镍粉为中间层对TA17钛合金与1Cr18Ni9Ti进行了扩散焊接试验。通过金相分析、能谱分析、X射线衍射等手段对焊接接头进行了较详细的分析。结果表明,纳米镍粉成功地阻止了钛合金与不锈钢的互扩散,抑制了TiFe,TiFe2等脆性相的形成,在接头形成了具有一定塑性的Ni-Ti型金属间化合物,但由于纳米镍粉中间层不致密,从而导致接头强度较低。