高温合金GH4169真空扩散连接工艺

采用真空直接扩散以及加镍中间层对高温合金GH4169进行了连接,阐述了扩散连接工艺参数对接头界面和接头力学性能的影响,以孔隙的多少作为评价指标来说明工艺参数对接头的影响.GH4169的直接扩散连接,升高加热温度、延长保温时间和增大连接压力均会不同程度的使界面的孔隙数目减少、尺寸变小.连接温度1 100℃,保温时间90 min,连接压力40 MPa时,扩散孔隙基本消失,接头平均抗拉强度达到658MPa.采用镍中间层对GH4169进行扩散连接,接头塑性得到改善,接头抗拉强度得到明显提高;连接温度990℃,保温时间75 min,连接压力15 MPa时,接头抗拉强度达到840 MPa.     

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.     

镍基合金超塑成形与扩散连接技术研究进展

本文对镍基合金超塑成形与扩散连接技术的研究概况及取得的研究成果进行了综述 ,并根据镍基合金在航空航天中的应用情况 ,对镍基合金超塑成形 /扩散连接 (SPF/DB)技术在航空航天工业中的应用进行了探讨与展望。     

瞬时液相扩散连接在镍及镍基合金焊接中的应用

针对镍及绦基合金在焊接过程中易出现热裂纹和气孔等问题,介绍了其瞬时液相扩散连接.叙述了瞬时液相扩散连接的理论、温度、压力和中间层等重要参数,分析了瞬时液相扩散连接镍及镍基合金在的优越性.描述了瞬时液相连接技术在镍及镍基合金焊接中的应用情况,并展望了瞬时液相连接技术的应用前景.     

GH4169合金真空扩散连接接头的组织和性能

采用真空扩散连接技术对GH4169合金进行了焊接,分析了GH4169合金接头界面结构及扩散连接工艺参数对界面扩散孔隙及接头力学性能的影响.结果表明,GH4169直接扩散连接,在连接温度为950~1 150℃的范围内,随着温度的升高,连接时间的延长和连接压力的增大,界面的扩散孔隙数目逐渐减少,尺寸逐渐变小,接头抗拉强度达到658 MPa,但接头依旧有不连续的孔洞存在.采用铜中间层进行GH4169的扩散连接时,在界面处有固溶体层生成,接头抗拉强度得到明显的提高,最高可达745MPa.     

Ti2AlNb/GH4169真空扩散连接初步研究

在950℃、5MPa、1h的工艺条件下,分别添加Mo、Ta、Nb箔做中间层,对Ti2AlNb与GH4169真空扩散连接工艺进行了研究。利用扫描电镜（SEM）和能谱分析（EDS）等方法对焊接接头成形机理进行了分析。结果表明,以Mo做中间层时接头开裂;以Ta、Nb做中间层时形成完整接头,其中,Ta或Nb中间层与Ti2AlNb连接良好,而与GH4169界面出现裂纹。     

TiAl/Ti/GH99扩散连接接头应力的数值模拟

利用有限元方法,对采用钛作中间层扩散连接TiAl基合金与GH99合金所得接头在冷却过程中所产生的应力分布情况进行分析,并研究了连接温度对应力分布特征及大小的影响.结果表明,在钛中间层与TiAl基合金和GH99合金的连接界面处均存在一定的应力集中,其中钛中间层与GH99合金的连接界面处应力相对较大.降低连接温度时,接头应力分布特征基本没有变化,但最大应力的数值随之减小.将模拟结果与试验结果进行对比发现,模拟结果与试验结果具有很好的吻合性.     

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.     

硼在铁基及镍基合金中的扩散

用径变显微照相技术测定和研究了９００－１２００℃范围内面心立方０４ＭｎＮｂＢ，２５ＭｎＴｉＢ，Ｆ３－３０％Ｎｉ－Ｂ和Ｎｉ－Ｂ合金以及体心立方Ｆｅ－３％Ｓｉ－Ｂ合金中硼的扩散系数，得到了相应的扩散常数Ｄ０和扩散激活能Ｑ的值，实验表明：实验合金中硼的扩散速度与早期文献报道有较差距，在体心立方结构的Ｆｅ－３％Ｓｉ－Ｂ合金中硼的扩散度比面心立方结构的钢中快很多，γ－Ｆｅ中加入Ｎｉ可使扩散速度明显增加。     

GH4141高温合金固溶处理过程中的晶粒长大行为

研究了固溶温度和保温时间对GH4141合金晶粒长大的影响,并建立了合金的晶粒长大模型。结果表明,合金在固溶温度≤1080℃时,晶粒长大不明显;当温度≥1100℃时,晶粒显著长大。不同固溶温度下,晶粒尺寸均在保温时间≤60 min时迅速长大;当保温时间>60 min后,随着保温时间的延长,晶粒长大趋势逐渐趋于平缓。建立的GH4141合金的晶粒长大动力学模型可以较好地预测合金在固溶处理过程中的晶粒尺寸演变规律。     

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。     

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.     

热等静压扩散连接CuAgZn/GH909接头组织及力学性能

通过热等静压-扩散连接工艺直接连接CuAgZn和GH909,利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)观察接头的显微组织和成分,并通过测试显微硬度和剪切强度研究接头的力学性能.结果表明,CuAgZn/GH909结合界面紧密完整,接头密实、均匀,无未连接的缺陷.接头的最大显微硬度为HV 443,高于...     

瞬间液相(TLP)扩散连接GH4169/TC4接头微观结构及力学性能研究

为制备钛合金/镍基高温合金复合构件,拓展二者应用领域,本文以Ti/Ni复合箔片作为中间层,采用瞬间液相(TLP)扩散连接技术制备了TC4钛合金/GH4169高温合金接头,并对接头微观结构、力学性能和连接机理进行了研究和探讨。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱分析仪(EDS)、万能实验机和显微硬度仪等对GH4169/TC4接头进行连接界面和断口形貌观察、成分表征、剪切性能和显微硬度测试,结果表明：在连接温度为960℃,保温时间30min,连接压力5MPa的工艺条件下,通过中间层与母材之间的元素扩散和化学反应,形成了“GH4169 / Ni(s,s)/ TiNi₃ / Ti₂Ni/ Ti / Ti₂Ni / Ni / TiNi/ TC4”的多层梯度结构接头,除了“Ni / TiNi+Ti₂Ni”界面处存在一定的孔洞和微裂纹,其余各连接界面连续致密,无明显缺陷。所制备GH4169/TC4接头各区域硬度起伏较大,其中,残余Ti层、Ni层区域硬度最低,有利于缓解接头内应力;GH4169侧界面区域硬度最高,主要是由于连接过程中形成的Ni(s,s)和TiNi₃硬度较高。结合接头剪切性能测试、断口形貌和物相分析,所制备GH4169/TC4接头剪切强度达124.6MPa,开裂发生在TC4附近的“Ni / TiNi+Ti₂Ni”界面区域,呈脆性断裂特征。     

瞬间液相(TLP)扩散连接GH4169/TC4接头的微观结构及力学性能

为制备镍基高温合金/钛合金复合构件,拓展二者应用领域,以Ti/Ni复合箔片作为中间层,采用瞬间液相(TLP)扩散连接技术制备了GH4169高温合金/TC4钛合金接头,并对接头微观结构、力学性能和连接机理进行了研究和探讨。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱分析仪(EDS)、万能试验机和显微硬度仪等对GH4169/TC4接头进行连接界面和断口形貌观察、成分表征、剪切性能和显微硬度测试,结果表明:在连接温度960℃,连接压力5 MPa,保温时间30min的工艺条件下,通过中间层与母材之间的元素扩散和化学反应,形成了\"GH4169/Ni(s,s)/TiNi_3/Ti_2Ni/Ti/T_i2Ni/Ni/TiNi+Ti_2Ni/TC4\"的多层梯度结构接头,除了\"Ni/TiNi+Ti_2Ni\"界面处存在一定的孔洞和微裂纹,其余各连接界面连续致密,无明显缺陷。所制备GH4169/TC4接头各区域硬度起伏较大,其中,残余Ti层、Ni层区域硬度最低,有利于缓解接头的内应力;GH4169侧界面区域硬度最高,主要是由于连接过程中形成的Ni(s,s)和TiNi_3硬度较高。结合接头剪切性能测试、断口形貌和物相分析,所制备GH4169/TC4接头抗剪切强度达124.6MPa,开裂发生在TC4附近的\"Ni/TiNi+Ti_2Ni\"界面区域,呈脆性断裂特征。     

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。