镍基单晶高温合金TLP扩散焊影响因素研究进展

对中间层合金、焊接工艺参数和母材晶体取向差对镍基单晶合金TLP扩散焊的影响进行了详细讨论。TLP扩散焊中间层成分设计较为成熟的方式是主要合金元素与母材成分相似，并以B为降熔元素；非晶箔带中间层相对于粉状中间层成分均匀且扩散速率快，有利于提高接头性能，是最适用的中间层形式；焊接温度、保温时间、焊接压力及焊后热处理等工艺参数应根据母材和接头性能要求以及加工工序合理选择；待焊试样晶体取向差应尽量减小或消除，避免接头中杂晶降低接头力学性能。     

镍基高温合金TLP扩散焊中间层材料研究进展

针对镍基高温合金瞬时液相扩散焊,阐述了中间层材料的选择原则,并分类阐述了直接使用标准镍钎料和以母材成分为基的中间层材料研究现状。指出标准镍钎料的中间层材料受成分和焊接温度的限制,接头质量无法满足热端结构件的使用要求,而以母材成分为基的非晶箔状中间层材料可以得到同母材成分和组织均匀一致的接头,将在镍基高温合金瞬时液相扩散焊中得到更为广泛的应用。     

采用镍基合金为中间层的铁铬铝合金扩散焊研究

采用镍基合金作为中间层,在不同的工艺参数下对铁铬铝合金进行了扩散焊试验。采用金相显微镜观察接头区域的微观组织,并用万能材料试验机测试接头的拉伸性能,研究了扩散焊工艺参数对接头性能的影响规律。试验结果表明,焊接温度和保温时间对接头质量有很大影响,焊接压力仅在低温情况下才能明显提高接头焊接质量。在本试验条件下,铁铬铝合金添加镍基合金为中间层扩散焊的最佳工艺参数为:焊接温度1 020℃,焊接压力0 MPa,保温时间5 min。在最佳工艺条件下,接头焊接质量良好,接头的抗拉强度可达538 MPa,达到母材强度的70%。     

焊接温度对10Cr9Mo1VNb钢TLP接头性能的影响

采用氩气保护,在1230～1260℃、3～5MPa下,用镍基合金作中间层对10Cr9Mo1VNb钢管进行瞬时液相扩散焊,分析了不同焊接温度对其接头力学性能和显微组织的影响.结果表明:在焊接温度为1240℃时,接头的组织与母材最接近,力学性能最好.得出:中间层的扩散速度与焊接温度呈正比,母材的成分对焊接温度选择有重要影响.     

不同中间层扩散焊接微通道反应器中FeCrAl芯片的研究

分别采用镍和铝作为中间层对甲醇重整制氢反应器中的FeCrAl合金进行了扩散焊接试验,对接头区金相进行观察并对接头力学性能进行了测试。结果表明:铝作为中间层时与母材结合不良,无明显扩散发生,接头强度很低,焊接效果很差;而镍作为中间层时与母材之间有明显扩散发生,结合良好,接头的抗剪强度也满足使用要求,焊接效果良好。基于试验研究结果,建议选用镍作为FeCrAl合金层叠扩散焊接中的中间层材料。     

镍箔中间层厚度对GH4099合金固相扩散焊质量的影响

采用2， 4和 10 μm 镍箔作为中间层，在1 120 ℃/4 MPa/60 min焊接条件下，对高温合金GH4099进行固相扩散焊. 采用SEM，EDS分析接头形貌演变、元素迁移，并利用拉伸试验测试其力学性能. 结果表明，添加镍中间层能促进界面的孔洞闭合. 随着镍层厚度由10 μm降低至2 μm，界面处出现晶粒共生现象，元素扩散更加均匀，焊缝析出较大尺寸的强化相，接头抗拉强度提高，2 μm中间层接头平均抗拉强度达到1 180 MPa. 但随着中间层减薄，接头性能对表面粗糙度敏感，拉伸过程中母材对中间层拘束作用使接头塑性变形受到抑制，断后伸长率反而降低.     

"相变-扩散钎焊(T/DB)"新工艺及其接头界面形貌

为减小相变超塑性扩散连接的循环次数,提出了一种新型焊接工艺"相变-液相扩散焊(T/DB)",即在待焊母材间预先放入液相扩散焊用的中间层,然后按传统相变超塑性扩散连接工艺施焊,但要求温度循环的峰值温度须同时大于母材的相变点与中间层的熔点.试验以低碳钢为母材,以镍基非晶箔带(BNi2)为中间层,进行了低碳钢的相变-扩散钎焊(循环3次)与液相扩散焊接(1200℃×3 min)的对比试验.结果表明相变-液相扩散焊所需温度循环次数少,接头无界面空洞,其接合线呈非平面状;而液相扩散焊接头的接合线较平直.分析认为,界面的起伏是母材的适度溶解与超塑性流变共同作用的结果;非平面状界面有利于增大金属-金属接触面积及扩散通道的面积,为获得合格接头做出了相应贡献.     

镍基合金扩散焊研究进展

随着对镍基合金研究的不断加深,镍基合金材料的超塑性被相继发现,超塑成形与扩散连接的组合工艺得到了极大的发展和推广应用,所以镍基合金扩散焊的重要性及应用范围得到了极大提升。文中简要阐述了镍基高温合金扩散焊方式,并重点阐述了镍基高温合金扩散焊研究现状。目前镍基合金扩散焊的主要研究包括：扩散焊的工艺流程与参数研究、镍基合金扩散焊的焊材研究及镍基合金扩散焊中间层研究三个方面,扩散焊焊接接头易发生过早的脆性断裂,这主要与焊接过程中接头处成分不均匀有关;预处理、焊接温度、保温时间及焊接压力等工艺参数对接头性能有重要影响;有关镍基合金扩散焊中间层的研究处于不断深入的阶段。关于如何提高镍基合金扩散焊接头的各项性能,仍需进一步深入研究。     

DD6高温合金TLP焊接接头组织形成规律

采用镍基中间层合金,在真空钼丝炉中对第二代镍基单晶高温合金DD6进行了瞬时液相扩散焊(TLP焊)连接,焊接温度为1200℃、保温时间为12h。用标准热处理制度对其接头进行热处理,分析了热处理工艺对接头组织的影响规律。结果表明,设计的中间层合金熔点在1084~1095℃范围,组织细小均匀,满足DD6单晶的扩散连接需要;TLP焊焊缝组织由γ相和γ′相组成,无片状共晶组织形成;焊缝金属与母材结合良好,经标准热处理后γ′相发生明显的晶粒长大和立方化,并以典型的立方形形貌均匀弥散地分布于基体之中,形成了微观结构理想的扩散连接接头。     

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。     

镍作中间层脉冲加压扩散连接钛合金与不锈钢

采用纳米Ni粉、纳米Ni镀层、Ni箔作中间过渡层,对TA17近。型钛合金与0Cr18Ni9Ti不锈钢进行了脉冲加压扩散连接,接头抗拉强度分别达到了175,212,334MPa。在金相显微镜下,对拉伸断口形貌进行了观察和分析;利用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射分析（XRD）测定了连接接头各区域内的微区成分和物相。结果表明,纳米Ni粉致密度不够高,纳米Ni镀层质量不够高,在很大程度上限制了接头强度的提高;Ni箔中间层的存在成功地阻止了Fe与Ti之间的互扩散,避免了形成脆而硬的Fe—Ti系金属间化合物。     

含镍中间层铍青铜微电阻点焊接头形成机理

采用微电阻点焊对0.1 mm厚铍青铜薄片加入0.05 mm的镍中间层进行了搭接点焊,通过拉剪试验、光学显微镜、扫描电镜和能谱分析,研究了镍中间层对超薄铍青铜微电阻点焊接头形成过程和接头强度的影响. 结果表明,含镍中间层的超薄铍青铜微电阻点焊接头主要包括钎焊连接和熔化-钎焊混合连接机制. 其形成过程会经历铜合金润湿铺展、元素扩散、镍铜界面反应和金属凝固四个过程. 在这两种接头中,钎焊连接接头断裂方式为沿结合面断裂,熔化-钎焊连接接头断裂方式为纽扣断裂,断口都呈现韧性断裂与脆性断裂混合特征.     

Effect of joining temperature on the microstructure and strength of tungsten/ferritic steel joints diffusion bonded with a nickel interlayer

A diffusion bonding process, for joining of tungsten to ferritic steel using nickel as an interlayer, was developed for nuclear component application. The effect of joining temperature on the microstructure and tensile strength of the joint was investigated in this work. Metallographic analysis revealed that a good bonding was obtained at both the tungsten/nickel and nickel/steel interfaces, and the diffusion products were identified in the diffusion zone. Nano-indentation test across the joining interfaces demonstrated the effect of solid solution hardening in the diffusion zone. Tensile test showed that the maximum average tensile strength of ∼200 MPa was obtained for the joint diffusion bonded at 900 °C. The results were discussed in terms of the joining temperature and of the residual stress generated during joining process.     

钛-钢扩散焊的特点及焊接方法

阐述了钛-钢焊接的特点及扩散焊过程,并从快速增加界面接触面积、材料表面纳米化和添加中间屡3个方面提出了提高接头强度的建议.     

93W/Ni/QSn4-3扩散焊接接头的显微结构和力学性能

采用扩散焊接的方法制备出加入Ni箔中间层的钨合金(93w)与锡青铜合金(QSn4-3)焊接接头样品.利用XRD,SEM和EPMA对焊接接头的物相组成和显微结构进行了分析,并测量了焊接接头样品的抗拉强度.结果表明,加镍的93W与QSn4-3进行扩散焊接时,焊接层的显微结构结合紧密,Ni与Cu元素之间以及93W合金的添加剂元素在Ni箔中分布存在明显的连续变化层.物相分析和显微硬度结果表明Ni元素与QSn4-3中的Cu元素和93W的添加剂元素的固溶反应,促进了93W,Ni/QSn4-3焊接接头强度的大幅度提高.

Abstract：

The 93W/Ni/QSn4-3 joint was prepared by diffusion bonding at vacuum using pure nickel foil as interface layer. The microstructure and composition were characterized by SEM and EP-MA. The tensile strength of joint was also measured. The test results show that Ni foil improves the tensile strength of 93W/Ni/QSn4-3 joint. The thickness of Ni interlayer becomes thiner obviously because of the diffusion layer between Ni element of Ni foil and W and additional elements of 93W alloy, as well as the gradient layer of Ni and Cu elements. Solution reactions between Ni element of Ni foil and Cu element of QSn4-3 alloy, W and additional elements of 93W alloy achieve the joint of 93W/Ni/QSn4-3, that is why tensile strength of 93W/Ni/QSn4-3 joint welded is improved.     

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.     

Superplasticity and Diffusion Bonding of IN718 Superalloy

The superplasticity and diffusion bonding of IN718 superalloy were studied in this article. The strain rate sensitivity index m was obtained at different temperatures and various initial strain rates using the tensile speed mutation method; m reached its maximum value 0.53 at an initial strain rate of 1×10-4s-1 at 1253K. The diffusion bonding parameters, including the bonding temperature T, pressure p, and time t, affected the mechanism of joints. When the bonded specimen with 25μm thick nickel foil interlayer was tensile at room temperature, the shear fracture of the joints with nickel foil interlayer took place at the IN718 part. Microstructure study was carried out with the bonded samples. The microstructure shows an excellent bonding at the interfaces. The optimum parameters for the diffusion bonding are: T = 1273-1323K, p = 20-30MPa, t = 45-60min.     

W与Cu合金瞬时液相连接分析

采用金属粉末67Cu-33Mn,67Cu-33Mn-5Ni（质量百分比）为中间层对W与Cu合金进行了瞬时液相连接,利用SEM、EDX分别对试样进行显微组织及成分分析,并探讨其连接机理。结果表明,中间层67Cu-33Mn-5Ni获得的接头比中间层67Cu-33Mn的显微组织更致密,结合性更好。分析认为,M的加入,提高了中间层溶质的扩散率,加速了液相的等温凝固;Ni还溶解一定量的W,形成Ni（W）固溶体。其连接机理是通过中间层Cu-Mn形成液相,与母材Cu实现瞬时液相连接;与母材W实现钎焊连接。     

Effect of solidification mechanism on microstructure and mechanical properties of joint in TLP bonded Al2024‐T6 alloy

Abstract

Transient liquid phase (TLP) bonding of Al2024‐T6 alloy, using gallium (Ga) interlayer, has been investigated. Bonding process was carried out at 470°C for 6?min, and homogenising temperature and time were 495°C and 2?h respectively. Conventional TLP bonding using Ga interlayer was not an appropriate method for joining of Al2024. In this method, the boundary between two Al2024 specimens was not fully eliminated during bonding because of solidification with planar front. In addition, bonding zone was depleted of copper, and as a result, tensile and shear strength of joint decreased to 200 and 110?MPa respectively. TLP bonding under temperature gradient offered very good results in bonding of Al2024. In this method, solidification mechanism change from planar to dendritic, and tensile and shear strength of joint increased to about 460 and 220?MPa respectively. Microstructure of bonding zone changed basically by changing solidification mechanism.