TC4/Ti60合金钎焊接头界面组织及力学性能

采用TiZrNiCu非晶钎料实现了TC4和Ti60异种钛合金的真空钎焊连接,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等分析手段研究了钎焊工艺参数对接头界面组织结构及力学性能的影响. 结果表明,TC4/TiZrNiCu/Ti60钎焊接头的典型界面结构为:TC4/α-Ti+β-Ti+(Ti,Zr)2(Ni,Cu)/Ti60. 随着钎焊温度升高或保温时间延长,片层状α+β相逐渐填充整条钎缝,(Ti,Zr)2(Ni,Cu)相含量减少且分布更加均匀. 接头室温抗拉强度随钎焊温度或保温时间的增加均先增大后减小,在990 ℃/10 min钎焊条件下所获接头抗拉强度达到最大为535.3 MPa. 断口分析结果表明,断裂位于钎缝中,断裂方式为脆性断裂.     

高强度ZA合金钎焊接头的显微组织及性能

用光学显微锐、扫描电镜、X射线衍射等分析手段，对高强度ZA合金钎焊接头的显微组织形态及其特征、性能及界面区的相组成等进行了研究分析。结果表明，用研制的新型高强软钎料钎焊高强度ZA合金获得的钎焊接头在界面区局部有交互结晶产生；界面区组织构成较复杂，既有Cd、Sn、Zn固溶体，又有少量的细小的Mg，Sn、MgZn等化合物；固溶体可以提高钎焊接头的强度和韧性，少量细小的化合物可强化基体组织，有利于强度的提高；但连续层状的金属间化合物可引起钎焊接头的脆化，使其性能降低。测试结果表明钎焊接头具有较高的力学性能，延伸率高于母材。     

DZ40M合金钎焊接头组织与性能

采用Co-Cr-Ni系钎料在不同的钎焊工艺下对DZ40M定向凝固合金进行了真空钎焊试验,通过扫描电镜、波谱/能谱分析仪和X射线衍射仪对钎焊接头进行了微观组织观察和典型物相成分分析,测试了接头的高温持久寿命和高温拉伸强度.结果表明,钎焊接头主要由近缝区、扩散反应区和钎缝中心区组成,近缝区含有较少的化合物,扩散反应区由钴基固溶体、硼化物和碳化物构成,钎缝中心区则由大量的钴基固溶体、白色和灰色硼化物骨架以及少量的深色条块状或骨架状碳化物等构成;在1180℃/30 min钎焊工艺下接头980℃/83 MPa持久寿命最高,平均值达到18 h 10 min,900℃高温拉伸性能均超过母材技术标准规定的305 MPa.     

K423合金钎焊接头组织性能与叶片修复

为钎焊修复某型发动机高压Ⅱ级、低压Ⅰ级导向叶片服役后产生的裂纹,研究钎焊工艺对接头组织性能的影响及钎焊热循环对母材组织性能的影响。结果表明,最佳钎焊工艺为B工艺(1 200℃保温30 min),钎焊热循环使母材的组织细化,持久性能提高。采用B工艺及相应叶片钎焊修复流程对叶片进行试修复,修复部位无裂纹,工艺可行。     

GH4738/GH3536异种高温合金钎焊接头的组织与性能

采用BNi-2镍基钎料对GH4738和GH3536异种高温合金在1 040℃×10 min条件下进行真空钎焊,通过扫描电子显微镜和能谱仪分析了钎焊接头的微观组织及物相组成,并测试了钎焊接头的高温强度。结果表明,钎缝与母材界面结合良好,且钎缝组织致密。在钎焊接头观察到3个特征组织区域,分别为元素扩散区、等温凝固区和非等温凝固区。等温凝固区由镍基固溶体组成,而非等温凝固区除了镍基固溶体外,还存在大量的Ni3Si相及少量的富含Cr,Mo的硼化物。在730℃高温条件下,钎焊接头抗拉强度为259 MPa。在拉伸过程中,钎焊接头沿非等温凝固区开裂,而Ni3Si及硼化物等脆性相内部形成的微裂纹促进了钎焊接头的断裂。     

1Cr18Ni9Ti扩散钎焊接头组织及性能

采用厚度为50μm的BNi82Cr Si B作为钎料,进行了1Cr18Ni9Ti不锈钢的真空扩散钎焊,对接头的界面微观组织进行了观察和分析;测试了接头的常温抗拉强度;对扩散钎焊接头进行了液压强度考核。试验结果表明,钎料与母材形成了钎缝,经扩散钎焊后,钎缝组织均匀;钎焊接头抗拉强度与母材相当,而断后伸长率及断面收缩率都低于母材,断裂形式为韧性断裂;对沟槽模拟件进行27 MPa液压试验,保持10 min,无变形、无渗漏,满足设计要求。     

K480镍基高温合金钎焊接头组织与性能

采用Ni-Nb-W-Co-Cr-Al钎料对K480高温合金进行真空钎焊,通过扫描电镜和能谱分析研究了钎焊接头微观组织和钎焊保温时间对微观组织的影响,通过拉伸试验机研究了钎焊接头高温拉伸性能的变化规律。结果表明,在1 220 ℃×15 min镍基钎料可与高温合金粉末发生冶金反应生成致密完整的钎焊接头。钎焊接头主要由高温合金粉末颗粒、γ+γ′共晶相、含Si硼化物相和富Nb的Ni3Si相组成。与此同时,钎料中的Nb,W等元素向母材发生扩散生成(Nb,Ti)C和(Mo,W,Cr,Ni)3B2相。随着钎焊保温时间延长,合金粉末颗粒不断长大,接头中脆性化合物总量减少,含Si的硼化物逐渐由块状、条状转变为骨架状(Mo,W,Cr,Ni)3B2相,保温时间超过1 h,接头内出现大尺寸孔洞缺陷。保温时间为15 min时可获得最佳的接头性能,980 ℃高温拉伸强度为585 MPa,达到母材性能的90%以上。保温时间超过1 h后,钎焊接头高温拉伸性能出现下降趋势,其原因主要是由于(Mo,W,Cr,Ni)3B2骨架状结构和大尺寸孔洞缺陷的出现所致。创新点： (1)采用Ni-Nb-W-Co-Cr-Al镍基钎料钎焊K480合金,高温拉伸强度可达到母材强度的90%。(2)延长钎焊保温时间有利于接头内元素扩散,减少脆性化合物相,从而提高接头性能。(3)对于使用大间隙钎焊工艺的Ni-Nb-W-Co-Cr-Al镍基钎料,延长保温时间,接头内脆性化合物相总量降低,但含Si的硼化物相逐渐由块状、条状转变为对接头性能更加不利的(Mo,W,Cr,Ni)3B2骨架状结构,保温超过1 h时接头内甚至出现孔洞缺陷,接头性能呈现下降趋势。     

铝锂合金钎焊接头断口组织与性能

采用金相显微镜、扫描电镜、硬度计等测量方法,观察分析了铝锂合金钎焊前后母材和钎焊接头的显微组织变化,通过分析测试钎焊接头的显微硬度和断口微区的化学成分,研究分析了钎焊接头强度的变化规律.结果表明,焊后母材中的强化相由质点转变为板条状;氮气保护条件下,钎焊接头未见气孔、夹杂、裂纹等缺陷,钎焊接头存在一定的扩散区,从而有效地提高了钎焊接头的强度;无氮气保护的条件下,钎焊接头有大量的缺陷存在,这些缺陷的存在严重影响了钎焊接头的强度.     

K452合金钎焊接头组织与性能

采用钴基钎料及镍基合金粉料,在1 170℃保温60 min的钎焊工艺下,对K452镍基铸造高温合金进行了45°坡口对接试样真空钎焊实验,通过扫描电镜和能谱分析仪分析了接头显微组织观察与物相,并进行了钎焊接头的高温性能测试。实验结果表明,钎焊接头界面结合良好,钎缝组织主要以固溶体为主,钎料组织填充于镍基合金粉颗粒间并存在小块状白色化合物,细小颗粒状化合物弥散分布于合金粉填料颗粒内部;钎焊接头900℃抗拉强度达到400 MPa,900℃/100 MPa持久寿命为133 h37 min。     

TC4钛合金钎焊接头的组织与性能

采用Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni钎料对TC4钛合金进行了钎焊,钎焊温度为900 ℃,保温时间分别为30、60和90 min。结果表明,在900 ℃时该钎料可润湿TC4母材,润湿角平均值为16.7°。保温时间为90 min时,钎焊界面中心处钎料元素已扩散得较充分,与钎料合金成分相比,Zr元素由37.5%降低至1.79%,Cu和Ni元素分别由15%和10%降低至1.66%和1.64%。TC4钛合金钎焊试样的室温抗拉强度平均值为1007.6 MPa,多数试样断于母材,属于微孔聚合机制导致的断裂失效。     

Ti3SiC2陶瓷与TC4合金钎焊接头微观组织及性能

采用接触反应钎焊,以Ti/Ni/Ti为中间层,实现了Ti3SiC2陶瓷与TC4合金的连接。钎焊接头的典型界面组织为：TC4/α-Ti + β-Ti + Ti2Ni/Ti2Ni + Ti3AlC + Ti5Si3Cx + TiC/Ti3SiC2。随着钎焊温度的升高和保温时间的延长,钎缝宽度增加,Ti2Ni相含量减少。钎焊温度为980 ℃时,大量的Ti2Ni相分布于反应区;连接温度为1000 ℃时,钎焊接头抗剪强度最高,达到82 MPa,断裂主要发生在陶瓷母材处;随着钎焊温度的继续提升,在反应区和TC4合金界面处出现明显孔洞,接头力学性能显著降低。此外,分析了钎焊接头的形成机制。     

紫铜感应钎焊接头组织及性能

以紫铜板材为对象,利用Sn-58Bi和Sn-0.7Cu钎料对紫铜进行感应钎焊实验,保温不同的时间,采用光学显微镜、显微硬度计、接合强度测试仪等方法对钎焊接头进行组织分析和性能测试。结果表明,利用Sn-58Bi和Sn-0.7Cu钎料和感应钎焊技术可以实现紫铜的连接。Sn-58Bi感应钎焊接头界面处均形成了一层薄而连续的金属间化合物Cu6Sn5。随着保温时间的增加,焊缝中富Bi相逐渐减少。Sn-0.7Cu钎料接头的显微硬度在保温时间为10 s时最大。随着保温时间的增加,金属间化合物层厚度逐渐增加,接头强度随之降低。     

GH3128合金激光焊接头组织与性能

采用激光焊方法对3 mm厚GH3128合金进行对接焊,研究焊接工艺参数对焊缝成形的影响,同时与非熔化极惰性气体保护焊(tungsten inert gas welding,TIG焊)进行显微组织及力学性能的对比分析. 结果表明,在激光功率4 kW、焊接速度1.5 m/min和离焦量 + 3 mm的焊接工艺参数下可以获得成形良好的焊缝. 激光焊与TIG焊焊缝区组织均由奥氏体γ' + 脆性碳化物组成. 与TIG焊相比,激光焊焊缝区的组织晶粒细小,且分布于枝晶间和晶界处的碳化物尺寸较小,激光焊接头室温抗拉强度低12%,高温抗拉强度相近,室温轴向低周疲劳应力循环次数高4.5倍. 与TIG焊相比,激光焊接头室温抗拉强度低和低周疲劳性能高,主要是受焊接过程元素烧损和碳化物尺寸的影响.     

TC4/TNM钎焊接头界面组织及性能

采用Ti-25.65Zr-13.3Cu-12.35Ni-3Co-2Mo(wt.%)非晶箔带钎料在900 ℃~1020 ℃/10 min工艺下真空钎焊连接TC4和TNM合金,并系统研究了TC4/TNM钎焊接头的界面组织和形成机理以及钎焊温度对界面组织和剪切强度的影响规律。结果表明：钎焊温度900～980 ℃时接头的组织为TC4/细小网篮状(α+β)-Ti/γ-(Ti,Zr)2(Cu,Ni) + α-Ti/Ti3Al/TNM,随钎焊温度升高,钎缝中硬脆的γ相减少、韧性的α-Ti增加。钎焊温度1000 ℃和1020 ℃时,接头的界面反应层由三层演变成两层且对应的物相分别是韧性差的粗针状(α+β)-Ti和Ti3Al,粗针状(α+β)-Ti随温度升高进一步粗化。钎焊接头剪切强度随温度升高先增加后减小,钎焊温度980 ℃时剪切强度达到最大值494.83 MPa。剪切测试的钎焊接头均脆性断裂于TNM侧的钎缝中。     

6061铝合金中温钎焊接头组织与性能

采用自行研制的AlZnSi中温钎料,对6061铝合金进行了火焰钎焊试验,并对其接头组织及性能进行了研究.结果表明,改进的无腐蚀KCsAlF4钎剂能很好的去除铝合金表面的氧化膜,促进钎料在铝材表面铺展.Si元素在钎料中以片状或者针状相存在,在钎缝中也呈现这两种状态,并且当Si元素含量较高时,针状相明显.钎料中Si元素含量及Al元素含量较高时,钎缝中形成的针状相受力时会产生应力集中;而较高的Si元素含量及Al元素含量同时也有利于钎缝中晶粒细化.6061铝合金火焰钎焊对接接头气密性及强度均满足要求,并且两种钎料的焊接接头断口都呈现出明显的沿晶断裂特征.     

异种金属CO2气体保护焊接头的组织与性能研究

研究了采用CO2气体保护焊方法焊接异种金属紫铜-低碳钢、紫铜-不锈钢、低碳钢-不锈钢的可行性,并利用扫描电镜、光学金相显微镜、X射线衍射仪、拉伸试验机等分析测试手段,对获得接头的显微组织结构、化学成分、断口特征、力学性能等进行了系统分析研究.结果表明,在试验条件下,获得接头焊缝表面成形良好,界面连接处未发现有微裂纹、夹渣和未熔合等焊接缺陷,接头力学性能可满足实际使用要求.     

Mo-Cu合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢真空钎焊接头的组织性能

采用Ag-Cu-Ti钎料,控制钎焊温度为910℃,保温时间为20 min,可以实现Mo-Cu合金与1Cr1 8Ni9Ti不锈钢的真空钎焊,接头抗剪强度为75 MPa.采用扫描电镜、能谱分析仪和显微硬度计对Mo-Cu/1 Cr18 Ni9Ti接头组织特征及性能进行分析.结果表明,钎焊接头靠近1Cr18Ni9Ti钢一侧,主要形成Ag-Cu共晶组织和少量的TiC相;靠近Mo-Cu合金一侧,Ag,Cu元素在合金与钎缝间相向扩散,共晶组织消失,以富铜相为主.钎缝的显微硬度明显低于Mo-Cu合金和1Cr18Ni9Ti不锈钢母材,无脆性化合物生成,剪切断口呈现剪切韧窝的形貌特征.     

Ti600和Ni-25%Si合金钎焊接头性能及失效机理分析

采用Ti-Zr-Ni-Cu非晶钎料对高温钛合金Ti600和Ni-25%Si (原子分数,%)合金进行钎焊试验,重点研究了钎焊温度对镍硅与钛合金接头组织及性能的影响,结合接头组织特征及断口结构分析阐明了Ti600和Ni-25%Si合金钎焊接头的失效机理. 结果表明,钎缝内部包含多个区域,随着连接温度从900 ℃上升至980 ℃,包含(Ti,Zr)₂Si和Ti₂Ni相的区域逐渐消失,包含Ti₅Si₃和Ti₂Ni相的区域逐渐变厚,最终占据全部钎缝. 力学性能分析表明,随着钎焊温度的升高,接头抗剪强度先增大后降低. 当钎焊温度为960 ℃时,接头的抗剪强度能够达到峰值177 MPa. 在脆性Ti₂Ni相基体上弥散分布的Ti₅Si₃相颗粒破坏了Ti₂Ni相的连续性,阻碍了裂纹在钎缝内部的扩展是钎焊接头抗剪强度提升的根本原因.     

ZrO_2陶瓷与Kovar合金钎焊接头的组织与性能

在钎焊温度825~960℃,保温时间1~60 min的条件下,采用自行设计制备的Ag-Cu-TiH2活性粉末钎料实现了ZrO2陶瓷和4J33 Kovar合金的钎焊.利用扫描电镜、能谱分析及X射线衍射分析的方法对接头的界面组织进行了分析.结果表明,接头典型界面结构为Kovar/Ag（s.s）＋Cu（s.s）＋TiFe2/...     

过共晶ZA合金钎焊接头的显微组织及其形态

采用光学显微镜、扫描电镜和x射线衍射等分析手段,对过共晶ZA合金和钎焊接头的组织结构及其特征进行了研究分析.结果表明,用研制的新型高强软钎料钎焊过共晶ZA合金,获得的钎焊接头中有部分交互结晶产生,界面区组织较复杂,既有Cd,Sn,Zn固溶体,又有少量的细小的Mg2Sn和MgZn化合物;固溶体可以提高钎焊接头的强度和塑性,少量细小的化合物可强化基体组织,有利于强度的提高.