Al_2O_3-TiC/Cr18-Ni8扩散焊界面附近元素分布及析出相

采用Ti/Cu/Ti复合中间层实现Al2O3-TiC陶瓷基复合材料和Cr18-Ni8不锈钢的扩散焊接。采用光学显微镜(OM)、电子探针(EPMA)、X-射线衍射(XRD)等分析手段,对Al2O3-TiC/Cr18-Ni8扩散焊接头的显微组织、元素分布及析出相进行分析。结果表明:Al2O3-TiC/Cr18-Ni8界面结合紧密,界面过渡区与两侧基体间界面平直。Ti与Al2O3间的反应主要发生在陶瓷表面附近;在Cu层内,Ti和Cu浓度轮廓互补;Ti向不锈钢侧扩散较大的距离,Fe、Cr表现为相似的扩散趋势;Ni呈现"上坡"扩散的特点。Al2O3-TiC/Cr18-Ni8接头的界面结构为Al2O3+TiC,NiAl2O4,TiC,CuTi+Cu(Ni),FeTi+Cr2Ti+TiC和Fe。     

TC4钛合金/304不锈钢异种材料扩散焊研究

在真空条件下制备TC4钛合金/304不锈钢双金属复合材料,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和显微硬度计对结合区的显微组织和性能进行测试分析。结果表明:当温度为1 025℃、保温60 min时,扩散连接得到的TC4/304双金属复合材料过渡层界面清晰、焊接缺陷较少,结合区的硬度曲线呈先升后降的趋势,峰值硬度为613.5HV;当扩散温度高于975℃时,TC4/304界面处形成A、B、C新相层,A层为混合铁基固溶体,B层主要为Fe_2Ti、FeTi和TiCr_2多元复杂脆性金属间化合物,C层靠近TC4侧为β-Ti基的单相固溶体组织;并且过渡层的厚度随连接温度的升高而递增。     

电场对AZ31B/Al扩散结合界面结构及力学性能的影响

应用电场激活扩散连接技术(FADB)进行AZ31B与铝的固相连接,研究电场条件下结合界面快速形成的微观结构及其力学性能。采用OM、SEM、EDS及XRD等分析扩散溶解层的微观组织、成分分布和剪切断口形貌及相组成,并利用显微硬度计和微机控制电子万能试验机对接头界面扩散区显微硬度和接头抗剪强度进行分析。研究结果表明,激活电流降低扩散界面金属化合物生成的激活能,促进Mg-Al间的扩散反应,形成的梯度扩散溶解层对提高接头抗剪切强度有显著影响。在温度为450℃,时间为50 min,电流密度为80 A/cm2时,过渡层宽度达120μm,接头抗剪强度最大值35 MPa。     

铝合金与T2铜脉冲加压扩散连接研究

采用脉冲加压真空扩散连接工艺对铝合金5083与T2铜进行连接,利用扫描电镜和EDS对焊接接头的微观组织及元素扩散行为进行研究。结果表明,在焊接压力为2～5 MPa、焊接温度为540℃下保温60 min的工艺下,焊接接头最高抗拉强度为197 MPa,试样拉伸断口呈脆性断裂特征。     

Ti-48Al-2Cr-2Nb合金非晶钎焊接头组织和力学性能研究

用Cu41.83Ti30.21Zr19.76Ni8.19非晶钎料对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金进行真空钎焊连接,利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射以及万能试验机研究接头的显微组织和力学性能。结果表明:在钎焊温度为880、940、970℃,保温时间为600 s下实现了TiAl合金连接,钎缝主要由Ti2Al、AlCuTi、(Ti,Zr)2(Cu,Ni)和α-Ti组成;在一定的保温时间下,增加钎焊温度会导致接头剪切强度先增大后减小;当钎焊温度为940℃、保温时间为600 s,接头的剪切强度达到最大值,为266 MPa。反应层厚度影响接头剪切强度,为更好地控制反应层厚度,建立界面反应层生长动力学方程。     

ZrB2基陶瓷/Ti-6Al-4V合金钎焊接头形成机理与反应层生长规律

采用TiCuZrNi非晶活性钎料对ZrB_2-SiC超高温陶瓷和Ti-6Al-4V合金在880℃钎焊温度下进行钎焊,通过扫描电子显微镜、能谱分析仪和X射线衍射仪对焊接接头界面的反应产物进行系统分析,结合加热、保温和冷却3个阶段深入分析接头形成的机制。结果表明:界面反应产物为β-Ti、(Ti,Zr)_2(Cu,Ni)、TiCu、Ti_2Cu、TiC、Ti5Si3、Ti B和Ti B2。基于扩散理论,建立陶瓷侧反应层生长规律的表达式。     

一种火工品电容储能焊接头力学性能匹配研究

为提高火工品的密封性能,对4J29可伐合金、4J29可伐合金(掺杂金)和1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢进行了储能凸焊实验,通过改变焊接电压、焊接材料,分析研究焊接接头的力学性能。结果表明:焊接电压、焊接材料和金添加元素的确会影响焊接接头的力学性能。当焊接材料一定时,接头的拉伸性能随着电压的升高而升高;当焊接电压一定时,4J29可伐合金/4J29可伐合金形成的焊接接头的拉伸性能优于4J29可伐合金/1Cr18Ni9Ti不锈钢形成的接头;此外,添加金元素提高了焊接接头的拉伸性能。     

连接温度对Cu/Al扩散连接的影响

采用真空扩散连接工艺对Cu/Al异种材料进行连接实验,研究连接温度对焊缝微观组织及力学特性的影响。利用SEM对接头剖面的微观组织进行表征;在拉伸试验机上测试接头拉伸强度,并对断口形貌进行SEM分析。结果表明：采用真空扩散连接工艺可以实现Cu/Al异种材料的有效连接;随着连接温度的升高,接头的抗拉强度随之提高,当连接温度为540 ℃,接头抗拉强度最高达到185 MPa;拉伸断口形貌具有明显的脆性断裂特征。     

Ti/Al3Ti叠层复合材料冲击损伤建模及失效分析

针对Ti/Al_3Ti叠层复合材料的冲击损伤问题,建立具有界面层的Ti/Al_3Ti叠层复合材料有限元模型。基于仿真技术模拟Ti/Al_3Ti叠层复合材料受子弹冲击时的界面损伤过程,分析冲击载荷作用下Ti/Al_3Ti两相间界面损伤对材料失效形式的影响。结果表明:在Ti/Al_3Ti叠层复合材料被子弹冲击后,表面Ti层剥离较严重,产生径向裂纹及花瓣形开裂等失效形式;在拉伸波作用下,脆性相Al_3Ti产生放射性损伤,同时界面层遭到破坏,导致Ti层和Al_3Ti层发生脱层;随着子弹速度的降低,位于靶板底端的材料塑性变形增加,子弹击穿靶板后,靶板背面材料发生显著的花瓣形变形。     

玻璃/铝多层结构间阳极键合机理及界面微观分析

采用阳极键合法对玻璃/铝多层结构层间连接进行试验,通过SEM、EDS分析玻璃/铝多层结构键合界面的显微组织。结果表明:对连接接头进行拉伸试验时,断裂发生在玻璃基体中,这表明键合界面的结合强度高于玻璃基体;界面由过渡层组成,且过渡层元素呈梯度分布,过渡区主要为Al2Si O5复合氧化物。分析认为键合界面处复合氧化物Al2Si O5的形成是实现玻璃/铝界面连接的主要原因。     

6061铝合金与304不锈钢管磁脉冲连接实验研究

利用磁脉冲方法连接6061铝合金和304不锈钢异种金属,借助CT进行连接接头无损检测、SEM进行接头界面的微观形貌观察和元素分布的EDS分析。结果表明:在保证连接质量的前提下,结合处带槽的接头,采用低规范连接;两种材料的力学性能差异对结合面的形貌有显著影响;磁脉冲连接的异种材料,连接界面呈冶金结合。     

采用Cu中间层的Ti6242钛合金接触反应钎焊

用Cu做中间层实现Ti6242钛合金的接触反应钎焊,通过扫描电镜和拉伸试验对接头界面组织和力学性能进行表征。结果表明：在940℃保温2 min即可使中间层与母材充分反应,完全转变成Ti-Cu共晶。随保温时间延长,Cu不断向基体扩散,保温10 min组织转变为Ti₂Cu金属间化合物和共析组织;保温至20 min时,主要由α-Ti和少量共析反应β-Ti分解产生的Ti₂Cu组成;保温20 min得到的接头强度与母材一致,实现了与母材的等强连接。     

WE43/Zn/1060异种金属搅拌摩擦焊接头组织及性能研究

Mg/Al异种合金搅拌摩擦焊(friction stir welding,FSW)存在相容性差、接头易形成脆性金属间化合物等问题,Zn作为中间层对改善接头中脆性金属间化合物的成分及含量有重要影响。以WE43稀土镁合金和1060铝合金为研究对象,选焊接进给速度为50 mm/min、转速为1 050 r/min、Zn夹层厚度为0.05 mm,进行异种合金搅拌摩擦焊试验。用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、硬度及拉伸测试等对焊接后接头的显微组织和力学性能进行研究。结果表明：添加Zn后焊缝表面无宏观变形、裂纹等缺陷;接头形成细小的Mg-Zn脆性金属间化合物Al₅Mg₁₁Zn₄、Mg‐Zn,代替了无Zn接头中的Mg-Al脆性金属间化合物Al₃Mg₂、Al₁₂Mg₁₇,减少了Mg-Al脆性金属间化合物的生成,从而改善接头中脆性金属间化合物(IMC)的种类与数量,添加Zn的FSW接头静载拉伸断口为脆-韧混合断裂,代...     

层厚比对TA1/X80复合板组织和性能的影响

为明确层厚比与对钛/钢复合板组织及力学性能的关系,推进TA1/X80层状爆炸复合板在油气运输、航空航天领域的应用,采用爆炸-轧制法,制备7种不同层厚比的TA1/X80层状复合板,通过拉伸、冲击、弯曲、硬度等实验研究层厚比对复合板组织、力学性能的影响,利用OM、SEM、EDS等检测实验分析断口形貌及断裂机制。结果表明:TA1/X80爆炸-轧制复合板界面以周期性波状咬合机制结合,组织均呈流线状,在过渡区Ti、Fe元素发生扩散;TA1、X80层厚比增加,复合板的抗拉强度、屈服强度、塑性、韧性、正弯强度、正弯挠度均呈线性降低趋势,背弯强度和背弯挠度线性增大,且随着向界面靠近,钢侧硬度降低,钛侧硬度升高;由钛侧到钢侧,拉伸断面由沿晶断裂机制过渡为准解理断裂机制,冲击断面由撕裂韧窝断裂机制过渡为等轴韧窝断裂机制。     

低温下1Cr18Ni9Ti钢焊接接头的拉伸性能和断口形貌研究

采用精密多功能低温静载材料实验机和扫描电子显微镜,系统研究了低温条件下1Cr18Ni9Ti钢焊接接头的拉伸性能和断口微观形貌,分析讨论了温度对1Cr18Ni9Ti钢焊接接头拉伸性能的影响规律。研究结果表明:温度对1Cr18Ni9Ti钢焊接接头的拉伸性能具有显著影响。低温下,1Cr18Ni9Ti钢焊接接头的强度均比室温高,但接头的延伸率均比室温下低很多。拉伸试样断口形貌分析结果显示,1Cr18Ni9Ti钢焊接接头的拉伸试样断口均为韧窝和撕裂棱混合型韧性断口,韧窝随温度的降低而变得细小、均匀。     

磁脉冲连接铜铝管接头组织与性能研究

采用磁脉冲连接能够实现铜/铝合金异种材料管接头的连接。连接工艺为搭接间隙1 mm,放电电压8 000 V。利用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、显微硬度、抗拉强度等测试方法对铜/铝合金接头进行研究。结果表明,连接接头存在波动的过渡区,在结合界面产生了脆性化合物CuA12。接头的显微硬度分析显示过渡区的硬度高于两侧母材和无过渡相的交界面的硬度。断裂发生在较弱母材铝合金侧。     

Ti-28Ni钎料钎焊Ti合金接头组织与性能研究

采用Ti-28Ni钎料对Ti-6Al-3Sn-3.5Zr-0.4Mo-0.75Nb-0.35Si+5%Ti C(体积分数)Ti基复合材料(TMC)进行真空钎焊连接,结合能谱及X射线衍射结果分析接头反应机理,并对钎焊接头显微组织及力学性能进行系统研究。结果表明:在钎焊温度为1 010℃,保温时间为10、20、30 min时,接头组织形貌均匀致密,未发现孔洞、裂纹等缺陷;钎缝主要由Ti2Ni、α-Ti和Ti C颗粒相组成,钎缝内元素扩散良好;在钎焊温度为1 010℃、保温20 min时,接头室温剪切强度高达659MPa,接头剪切断口分析表明断裂方式为准解理断裂。     

基于铜中间层的钛合金与不锈钢的真空扩散焊研究

采用纯Cu箔为中间层在真空钼丝烧结炉中进行TC4和304的扩散连接,利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对接头组织和成分进行表征,并测试结合区的显微硬度。结果表明,Cu作为中间层有效抑制了Ti与Fe、Cr的互扩散,不同焊接温度下均形成3个新相层。A层主要为富集Ti、Cu形成的混合Fe基固溶体;B层主要为TiCu金属间化合物、β-Ti(Fe)及Fe-Cu共析混合物;C层主要是β-Ti为基的混合固溶体和少量Ti-Cu化合物。过渡层生成Cu Ti2、Cu3Ti2,主要分布在B、C层。焊接温度为1 050℃、保温为60 min时,焊接缺陷较少,具有良好的焊接质量。结合区厚度适中,组织分布较均匀,显微硬度在A/B界面附近达到峰值,为667.2HV。     

Ni基耐热合金与耐热钢扩散连接行为的研究

通过Ｋ５耐热合金与２Ｃｒ１２ＮｉＷＭｏＶ耐热钢的扩散连接，研究了接头的扩散行为。结果表明，以Ｎｉ作中间层连接耐热钢与耐热合金，可以形成以γ固溶体为主的接头，接头区域无新的脆性相生成，接头强度可达母材的９０％以上；适当提高扩散连接的温度与压力，可提高接头性能，但温度过高和保温时间过长，则在耐热合金中易生成扩散孔洞。     

Cu基焊丝焊接TA1-Q235B接头的显微组织和力学性能

用制备的铜基Cu-Mn-Cr-Fe-Co-Ni药芯焊丝进行TA1-Q235B异种金属接头TIG焊接试验。用SEM观察接头的显微组织、金属间化合物的分布形态,并借助EDS和XRD分析接头的相组成。结果表明:制备的药芯焊丝均能实现TA1-TA1和Q235B-Q235B对接接头的焊接连接,但是TA1-Q235B对接接头在焊后即刻断裂,而搭接接头可在室温稳定存在;TA1-TA1对接接头由细小的α-Ti+CuTi_2共析组织构成,Q235B-Q235B对接接头由富Cu和富Fe固溶体(s,s)组成;TA1-Q235B搭接接头钛一侧界面主要由β-Ti(s,s)+Fe Ti+Cu Ti+CuTi_2组成,焊缝由Cu(s,s)+Fe_2Ti+Fe Ti+Cu0.5Fe0.5Ti组成,钢一侧界面主要由Fe_2Ti+Fe(s,s)+Cu(s,s)组成;TA1-TA1对接接头的抗拉强度达到280 MPa,Q235B-Q235B为450 MPa。