CoCrFeMnNi高熵合金作为中间层的Cu/304不锈钢扩散连接研究

将CoCrFeMnNi高熵合金作为中间层,采用真空固态扩散方法实现Cu/304不锈钢的连接,通过SEM、EDS以及显微硬度测试,研究温度对扩散反应机理及性能的影响,采用Fick第二定律计算Cu/Fe原子在高熵合金中的扩散系数,借助XRD以及高熵合金中固溶体相形成判据分析扩散界面的相组成。结果表明:在800～900℃下,高熵合金与Cu和304不锈钢分别实现了稳固连接,界面处发生了元素的互扩散,随着温度的升高,Cu/Fe在高熵合金中的平均扩散系数增加;Cu/CoCrFeMnNi高熵合金和CoCrFeMnNi高熵合金/304不锈钢扩散界面处均未形成脆性金属间化合物;扩散界面处硬度呈连续变化趋势。研究表明,CoCrFeMnNi高熵合金是一种可用于Cu/304不锈钢异种材料扩散连接的阻挡层材料。     

TiNbTaZr难熔高熵合金/W真空扩散焊组织及性能

TiNbTaZr难熔高熵合金和钨在不同温度下进行真空扩散焊,采用SEM、TEM、XRD和万能试验机等手段研究了各参数下接头界面的微观组织演变、元素扩散行为和力学性能。结果表明,各参数下两种材料均实现了良好连接。接头界面靠近基体两侧组织形成两类反应层,其中TiNbTaZr侧生成富Ta(Nb、W) BCC相和富Zr BCC相,钨侧为单相。元素扩散层宽度随温度升高而增大,最宽达52.77μm。接头剪切强度随温度升高而增加,最高为155 MPa。断裂机制为脆性断裂,接头均在钨侧反应层断裂。     

填充Co的CoCrCuFeNi高熵合金扩散焊接头的组织和扩散机制

在850,950,1050和1100℃下,填充Co中间层对CoCrCuFeNi高熵合金（HEA）进行了扩散焊接,并对接头微观组织和扩散机制进行了分析。结果表明,在各温度下接头均形成了牢固的结合,接头无金属间化合物生成,高熵合金侧界面周围残留部分柯肯达尔孔。对Cr、Fe、Cu和Ni在Co填充层中的扩散系数进行了计算,排序如下：Cu>Cr>Fe>Ni。所有元素的扩散速度均在相同水平,CoCrCuFeNi高熵合金和Co填充层之间的扩散是在空位机制和晶界扩散机制的共同作用下发生的。     

真空扩散焊（上）

真空扩散焊是近二十余年发展起来的一种新型的特种焊接方法,与其它焊接方法相比,具有许多技术和经济上的优点,它能够完成一些其它焊接方法难以完成的焊接工作,能够实现互不溶解的,高熔点金属和非金属的焊接。由于这种焊接方法不添加任何填充金属,而且焊接时母材不熔化,所以焊后工件变形可以控制在很小的范围内,因此在高精度焊接件的生产中突出显示出它的优越性。     

Fe3Al合金与Q235钢扩散焊界面元素的扩散

对Fe3Al／Q235扩散焊界面附近元素的分布进行计算并通过电子探针进行测定。结果表明，界面附近Al、Fe元素分布计算值和实测值的扩散趋势一致。随着加热温度和保温时间的增加，Fe3Al／Q235扩散焊界面附近元素的扩散距离增大。Fe3Al／Q235扩散焊界面过渡区宽度与保温时间的关系符合抛物线生长规律，保温时间超过60min后界面过渡区宽度不再明显增加。     

真空扩散焊 （下）

(紧接第5期第34页)图3所示为冷壁炉结构。若使用的炉温较低,也可采用无冷却水的单层炉壁的热壁炉结构。在个别场合,为制造方便降低成本也可以采用高温玻璃的真空室。(2)加热系统:扩散焊根据所焊材料和工件要求不同,所需温度的变化范围一般在数百度至一千儿百度之间,并希望炉温均匀,控制灵敏、能量利用率高,便于制造.根据以上要求可供选择的热源大致有如下几种:感应加热、电阻加热、电接触加热、电子束加热、气体放电     

TB2/Cu/TB2扩散焊的界面反应

通过ＯＭ,ＳＥＭ,ＸＲＤ,ＥＤＭＡ等分析测试手段,对膝用Ｃｕ箔作蹭夹层的ＴＢ２扩散焊界面组织、反应相生成及其生长规律进行了分析。仍照Ｃｕ－Ｔｉ二元相图,选择扩散焊温度分别为１１２３Ｋ,１１７３Ｋ和压力为５ＭＰａ,经３０,６９。１２０ｍｉｎ扩散焊后,Ｃｕ与Ｔｉ分别生成Ｃｕ３Ｔｉ２,ＣｕＴｉ,ＣｕＴｉ３,这三者都硬而脆,尤其是ＣｕＴｉ３的生成使界面性能严重恶化。     

FeCrAl合金材料真空扩散焊工艺实验研究

分析了影响真空扩散焊的工艺参数,研究了电热合金材料FeCrAl扩散焊的可焊接性能,通过对FeCrAl合金层板进行真空固相扩散焊和真空液相扩散焊实验,得到适合该材料的真空扩散焊工艺参数.焊后试件拉伸实验的强度极限最高为792.376MPa,与母材相近,焊接效果良好.     

表面毛化不锈钢与纯铝的真空扩散连接

采用冷金属过渡技术(CMT)对不锈钢表面进行毛化,在其表面制备高度为3 mm、分布密度为9个/cm2的毛刺,毛刺中心横向及纵向间距均为3 mm. 研究其与纯铝进行真空扩散连接接头的界面组织和性能,分析不同保温时间对接头组织和性能的变化规律. 结果表明,在扩散连接温度为600 ℃,保温时间为60 min,压力为3 MPa的工艺条件下,表面毛刺刺入铝母材内部,使得表面氧化膜有效去除,接头形成连续的Fe₂Al₅+FeAl₃界面反应层,相比不锈钢与纯铝的直接真空扩散连接,接头拉剪强度显著提高. 此外,在扩散连接温度一定时,随保温时间的增加,反应层厚度增加,接头拉剪强度呈现先增大后减小的变化趋势.     

K9玻璃与2507不锈钢的真空钎焊

采用不同Ti含量的SnAgCu-x%Ti复合钎料对K9玻璃与2507不锈钢进行了真空钎焊,研究了Ti含量对接头界面组织和力学性能的影响。采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和光学数码显微镜(OM)对钎焊接头组织结构进行了分析,用万能材料试验机对接头进行了剪切试验测试得到其力学性能,并对断口界面进行了分析。结果表明,接头界面典型组织结构为2507不锈钢/FeSn2/FeSn/Sn(s,s)/Ti-Sn/K9玻璃。随着复合钎料中Ti含量的增加,接头界面中Ti-Sn化合物增多,且剪切强度升高。在钎焊温度为675 ℃,保温时间为10 min时,接头室温剪切强度最高达7.3 MPa。钎焊接头断裂于K9玻璃并延伸至钎料中。     

不锈钢的激光焊接

比较了高功率CO2激光和YAG激光焊接不锈钢时的特点,分析了工艺参数对焊缝形状和接头显微组织的影响。     

316不锈钢激光焊接工艺研究

采用脉冲光纤激光器对0.2mm厚的316不锈钢进行搭接焊接,研究了峰值功率及脉冲宽度对焊点拉力及背面痕迹的影响。结果表明,随着峰值功率和脉宽的增加,焊点抗拉强度增加,同时焊点背面痕迹越来越明显。当峰值功率为200W,脉冲宽度为2.5ms时,焊点拉力为11.3N,且焊点背面无痕迹。对焊点进行切片分析,焊点熔深在0.3mm时,满足焊点背面无痕迹且抗拉强度大的要求。     

Cu/Al扩散焊工艺及结合界面的组织性能

采用扫描电镜（SEM）、电子探针（EPMA）、显微硬度等测试方法对Cu/Al扩散焊工艺以及接头的组织性能进行了分析。试验结果表明：采用真空扩散焊工艺,在加热温度（520-540）℃、保温时间60min、压力11.5Pa时,在Cu/Al界面处形成明显的宽度约40μm的扩散过渡区,由于在铜侧过渡区中产生金融间化合物（Cu3Al)会出现硬度峰值,控制Al的扩散含量不超过10%,可避免或减少扩散过渡区中脆性金属间化合物的产生。     

TiC/NiCr金属陶瓷与1Cr13不锈钢的真空钎焊

以CuMnNi和CuMnCo合金为钎料,采用真空钎焊方法实现了TiC/NiCr金属陶瓷与1Cr13不锈钢的牢固连接.研究了钎料类型及钎焊工艺对钎缝接头力学性能与微观结构的影响.结果表明,采用CuMnNi钎料时在1 050 ℃保温30 min的钎焊工艺下获得了最高界面抗剪强度为338 MPa,而采用CuMnCo钎料时在1 050 ℃保温60 min的钎焊工艺下获得了最高界面抗剪强度为274 MPa,剪切断口发生在金属陶瓷靠近钎缝侧.良好的界面扩散互溶是获得较高界面连接强度的主要原因.并通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析等方法对钎焊接头微观组织、剪切断口进行了观察和分析.     

Filler metal selection for welding a high nitrogen stainless steel

Cromanite is a high-strength austenitic stainless steel that contains approximately 19% chromium, 10% manganese, and 0.5% nitrogen. It can be welded successfully, but due to the high nitrogen content of the base metal, precautions have to be taken to ensure sound welds with the desired combination of properties. Although no matching filler metals are currently available, Cromanite can be welded using a range of commercially available stainless steel welding consumables. E307 stainless steel, the filler metal currently recommended for joining Cromanite, produces welds with mechanical properties that are generally inferior to those of the base metal. In wear applications, these lower strength welds would probably be acceptable, but in applications where full use is made of the high strength of Cromanite, welds with matching strength levels would be required. In this investigation, two welding consumables, ER2209 (a duplex austenitic-ferritic stainless steel) and 15CrMn (an austenitic-manganese hardfacing wire), were evaluated as substitutes for E307. When used to join Cromanite, 15CrMn produced welds displaying severe nitrogen-induced porosity, and this consumable is therefore not recommended. ER2209, however, outperformed E307, producing sound porosity-free welds with excellent mechanical properties, including high ductility and strength levels exceeding the minimum limits specified for Cromanite.     

PMMA与304不锈钢激光焊接

研究聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)塑料与304不锈钢激光焊接热传导技术,采用正交试验法分析聚甲基丙烯酸甲酯和304不锈钢之间的焊接质量. 对焊接后的试样进行拉伸测试和切片试验,用能量密度定量判定焊接结果,分析多种焊接因素对抗拉强度和焊缝宽度的影响. 利用正交试验极差分析法对试验数据进行处理,获得透明聚甲基丙烯酸甲酯和304不锈钢之间激光热传导焊接的最佳焊接工艺参数. 结果表明,焊接因素对焊接强度的影响从大到小的顺序为焊接速度、脉冲宽度、保护气体流量、峰值功率、光斑直径和脉冲频率.     

厚板奥氏体不锈钢焊接技术研究现状

随着厚板奥氏体不锈钢应用的日益广泛,厚板奥氏体不锈钢焊接技术受到越来越多的关注。结合厚板奥氏体不锈钢的焊接性,对厚板奥氏体不锈钢焊接技术的研究成果及发展现状进行了详细分析,重点介绍了常规电弧焊、埋弧焊、窄间隙焊、电子束焊接和激光焊在焊接厚板奥氏体不锈钢时的研究情况,包括焊接工艺制定、焊材选择、焊接参数选取及焊接质量评价等,并提出了目前厚板奥氏体不锈钢焊接存在的问题及今后的发展方向,对厚板奥氏体不锈钢焊接技术的未来发展具有重要意义。     

钛合金和不锈钢的扩散焊接

对TA17钛合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢的焊接接头强度进行了实验研究.采用恒温恒压扩散焊、相变超塑性扩散焊和脉冲加压扩散焊实现了钛合金和不锈钢的焊接,测试了焊接接头的强度,并对接头进行了金相观察.结果发现:3种接头的强度都达到了264 MPa,且接头为多层次的多相组织.物相分析发现钛合金-不锈钢接头中存在Fe2Ti和σ-(FeCr)两种脆性金属间化合物.脉冲加压扩散焊能促进扩散过程,减少金属间化合物的形成,改善其分布,是一种较有前景的扩散焊方法.