不锈钢/Ni基微晶粉材溶解扩散连接特性

使用自制Ni基微晶粉材，试验研究了0Cr18Ni9Nb不锈钢液膜溶解扩散焊界面组织与性能。研究发现，应用具有亚稳态组织的Ni基微晶粉材可实现0Cr18Ni9Nb不锈钢的溶解扩散连接。焊缝与母材结合良好。连接接头由焊缝区、结合界面和近界面母材区组成。其中，结合界面由厚度为185μm的单相γ(Ni)层和厚度为75μm的γ相及金属间化合物多相层两部分组成；焊缝区由均匀细小的γ(Ni)等轴晶和分布于其间的γ(Ni) Fe4.5Ni8.5B6共晶体组成，γ(Ni)晶粒平均尺寸约50μm；近界面母材中γ基体组织未发生明显的变化。接头抗拉强度达280MPa，连接接头硬度分布合理，焊缝与母材具有良好的匹配性。     

以真空熔敷为先导的钢/铝扩散连接

采用真空熔敷法在304不锈钢表面制备Cu-Ni涂层,然后以Cu-Ni涂层为中间层,扩散连接304不锈钢与6063铝合金。利用光学显微镜、SEM及EDS,研究了不锈钢/Cu-Ni涂层/铝合金接头的界面显微组织特征及成分分布。结果表明,与不锈钢母材熔合的Cu-Ni涂层中,形成了宽约4μm的Fe、Cr、Ni元素扩散带;与Cu-Ni涂层扩散结合的铝母材中则形成了两层化合物,靠近结合线的化合物层厚约1μm,主要由CuAl2和CuAl组成;远离结合线的化合物层厚约3μm,主要由CuAl2组成;没有在铝合金母材中检测到Ni原子。Al原子扩散进入Cu-Ni涂层的距离约3μm。     

钢铜异种金属焊接接头组织与性能

采用镍基焊材钨极氩弧焊制备T2/Q345钢铜异种金属焊接接头,采用X射线衍射仪、金相显微镜、扫描电镜、显微硬度计、万能材料试验机进行接头组织和性能分析。焊接接头中焊缝金属与两侧母材具有良好的物理、化学相容性。焊缝金属为具有柱状树枝晶和等轴晶的面心立方γ相。由于氩弧焊热源集中及铜合金的导热能力较高,热影响区两侧粗晶区范围较小。成分分析结果显示,在靠近熔合线的铜合金母材区域发生了Ni、Cr元素扩散现象。拉伸试验结果表明,焊接接头断裂在铜合金母材位置,该处显微硬度最低,接头表现出良好的力学性能。     

铝/钢金属超声波辅助激光熔钎焊组织及性能

采用Al-Si合金作为填充金属,在超声波辅助激光熔钎焊条件下,实现了铝/钢异种材料的连接。研究了超声振动对接头界面结构、焊缝金属的晶粒尺寸及力学性能的影响。不施加超声振动时,在焊缝与钢的界面热源中心处形成了三层总厚度范围为8. 3～12. 3μm的金属间化合物,远离热源中心处金属间化合物厚度范围为1. 5～2. 6μm,接头强度较低且断裂位于焊缝与钢的界面处。应用700 W超声振动后,填充金属对钢的润湿能力增加,焊缝晶粒尺寸由32μm降低至19μm,界面处金属间化合物为0. 5～1. 0μm的连续薄层θ相。这些共同导致断裂改变至铝合金侧熔合线附近的焊缝中,接头强度是不施加超声振动时强度的1. 6倍。     

硬质合金与钢电子束焊接接头组织及性能

通过预置镍基金属填充层进行了硬质合金与钢的偏钢侧电子束焊接,获得了无裂纹缺陷的焊接接头.焊接接头为“半钉形”熔-钎焊接头,硬质合金/焊缝界面及钢/焊缝界面均形成了较好的冶金结合,且硬质合金母材发生微熔,部分WC颗粒进入焊缝中.结果表明,硬质合金侧界面处获得了y(Fe,Ni)固溶体组织和以W2C及Fe3W3C为主的“鱼骨状”碳化物组织,钢侧热影响区为典型的马氏体组织.焊缝中含有较多的Fe,Ni元素,且Ni元素向硬质合金侧界面处发生了扩散；接头最高抗拉强度可达560 MPa,最高抗剪强度达到460 MPa,断口为明显的准解理断口.     

采用Ni基钎料和Cu中间层真空钎焊W/CuCrZr的接头组织和性能研究

以20μm厚的纯Cu片作为中间层,采用20μm厚的非晶态Ni基钎料箔在在900、930、950℃下保温10min真空钎焊W和CuCrZr合金。采用SEM和EDS分析了钎焊接头的界面形貌,检测钎焊接头的剪切强度及显微硬度。结果表明,中间层Cu与母材CuCrZr合金一侧界面结合良好,在CuCrZr合金一侧形成了钎焊热影响区;钎料与W母材界面处形成了反应层,在W母材侧有微裂纹。随着钎焊温度的升高,W侧裂纹增多,造成接头性能的迅速恶化。W和CuCrZr的钎焊温度最好控制在930℃以下。以纯Cu片为中间层,采用Ni基钎料钎焊W和CuCrZr的过程,实质上是Ni与Cu、W互相扩散并反应生成化合物层和固溶体的过程。钎焊接头的最佳剪切强度为144MPa,断裂主要发生在W母材及W与反应层之间的界面。钎缝区域的显微硬度随钎焊温度的升高而降低,CuCrZr合金焊接热影响区的硬度高于其母材。     

镍基合金/不锈钢钨极惰性气体钎焊接头的特性

选用CuSi3焊丝对镍基合金／不锈钢进行钨极惰性气体（TIG）钎焊实验,运用OM、SEM和EDS分析接头微观组织,通过拉伸实验和硬度实验评定接头的力学性能。结果表明：TIG钎焊接头具有熔焊和钎焊的双重性质,不锈钢母材局部熔化,生成Fe基熔合区;在接头搭接区及镍基合金母材与焊缝金属之间存在界面反应层,反应层可分为熔化未混合区、Ni基树枝晶和晶间Cu基区;焊缝区为Cu基体上分布着颗粒状Fe基固溶体;CuSi3接头剪切强度达到195MPa,接头断裂于焊缝与不锈钢界面处,断口为微孔聚合机制引起的塑性断裂：在界面处硬度值发生突变,Ni基树枝晶硬度值达到HV433.3,不锈钢熔合区中的Fe基体硬度值达到HV453．4,近界面处焊缝区Cu基体硬度值为HV150。     

Q345/316L异种钢焊接接头显微组织结构与力学性能北大核心CSCD

利用气体保护钨极氩弧焊(GTAW),采用ER309L和ER308两种焊丝对Q345/316L异种钢进行焊接试验,并利用光学显微镜、扫描电镜、万能试验机、冲击试验机、显微硬度仪等对焊接接头的显微组织结构及力学性能进行研究。结果表明:焊缝金属为奥氏体和铁素体组织,在Q345侧热影响区(HAZ)发现有明显的碳元素迁移现象,焊缝中Cr、Ni等合金元素成分迁移很小,稀释不明显;焊缝-316L交界处形成了宽约50μm的熔合区。ER309L焊接接头在强度、塑性、冲击韧性和显微硬度方面优于ER308焊接接头;同时,两者拉伸断裂均发生在Q345侧HAZ部位,接头焊缝冲击韧性良好,显微硬度高于两侧母材。     

Q345/316L异种钢焊接接头显微组织结构与力学性能

利用气体保护钨极氩弧焊(GTAW),采用ER309L和ER308两种焊丝对Q345/316L异种钢进行焊接试验,并利用光学显微镜、扫描电镜、万能试验机、冲击试验机、显微硬度仪等对焊接接头的显微组织结构及力学性能进行研究。结果表明:焊缝金属为奥氏体和铁素体组织,在Q345侧热影响区(HAZ)发现有明显的碳元素迁移现象,焊缝中Cr、Ni等合金元素成分迁移很小,稀释不明显;焊缝-316L交界处形成了宽约50μm的熔合区。ER309L焊接接头在强度、塑性、冲击韧性和显微硬度方面优于ER308焊接接头;同时,两者拉伸断裂均发生在Q345侧HAZ部位,接头焊缝冲击韧性良好,显微硬度高于两侧母材。     

ZG28NiCrMo与16Mn异种钢手工电弧焊接头组织及性能研究

采用A307焊条对ZG28Ni Cr Mo铸钢和16Mn低合金高强钢进行了手工电弧焊,通过金相分析,拉伸、冲击及显微硬度测试研究了异种钢焊接接头的组织及力学性能。结果表明,焊缝中心组织为奥氏体+铁素体;ZG28Ni Cr Mo钢一侧熔合区形成脱碳层和柱状晶区,使显微硬度值显著下降;ZG28Ni Cr Mo钢侧热影响区的组织为铁素体+珠光体组织,与其母材相比有软化现象。16Mn侧热影响区没有硬度损失,16Mn钢与焊缝的熔合线处存在一层奥氏体单相区,硬度为220HV,高于焊缝中心和16Mn钢母材。焊接接头拉伸断裂于16Mn母材处,平均抗拉强度为515MPa。ZG28Ni Cr Mo钢侧热影响区的冲击韧性较差,而16Mn侧热影响区的冲击韧性优于焊缝中心。     

5A02/0Cr18Ni9异种金属电子束焊接接头组织与性能

对5A02防锈铝与不锈钢0Cr18Ni9进行了电子束焊接,分析了接头成形、显微组织、力学性能与断口特征.结果表明,铝、钢的对中焊接头中生成了大量的脆性Fe-Al金属间化合物,未能实现有效连接.偏束焊接头成形总体较好,两母材实质为熔—钎连接,铝—钢界面上生成了一层厚度为1.5μm的化合物层,X射线衍射分析结果显示化合物层由FeAl,FeAl3与FeAl6等相混合组成.熔—钎焊接头最高抗拉强度达136MPa,为铝母材强度的62.7%,断口呈现出脆性断裂与韧性断裂的混合特征,接头的断裂发生在化合物层及其附近的铝焊缝区域.     

扩散焊接钨/钒/钢体系的界面结构及力学性能

采用厚度为0.5 mm钒片作为中间层,在1050℃/10 MPa/1 h的工艺条件下,对钨/钢异种材料进行扩散焊接.采用扫描电镜、能谱仪和纳米压痕分别对接头的微观组织、元素分布及显微硬度进行分析和测试;对接头的拉伸性能进行测试,并对其断口形貌和元素分布进行分析.结果表明,利用母材与中间层之间元素的相互扩散,可实现钨/钢材料的焊接;钨/钢焊接接头界面区由钨-钒固溶体层、未反应钒层及钒-钢扩散层3部分组成,其中钒-钢界面层结构为钒/VC层/脱碳层/钢;钢/钒扩散层具有最高的显微硬度;钨/钢接头抗拉强度为75 MPa,含脆性相VC的钒/钢界面是接头失效的主要断裂源.     

Ti-Cu复合中间层在钨/CLAM钢扩散连接中的性能

采用Ti-Cu复合中间层扩散连接钨与CLAM钢,在30 MPa、1h和800～950 ℃的条件下,成功获得了W/Ti-Cu/CLAM钢接头.接头界面连接良好,中间层区域发现有Ti2Cu或TiCu4等金属间化合物产生.TiC脆硬层使得中间层/钢界面处的硬度远高于钢母材,同时造成了接头处钢母材的失C并软化现象.随焊接温度的...     

钴/镍复合中间层真空扩散连接钨与钢

以钴粉/镍箔为复合中间层,采用800,900和1 000 ℃等三种连接温度,加压10 MPa并保温120 min的工艺条件,对钨/钢真空扩散连接. 研究了接头的微观组织、成分分布、力学性能及断口特征. 结果表明,连接温度为800 ℃和900 ℃时,钨/中间层界面金属间化合物生成很少,对应接头抗剪强度分别为186 MPa和172 MPa,断口均位于钨母材中近界面的位置,为典型解理断裂形貌;当连接温度升至1 000 ℃时,钨/中间层界面生成厚度小于2 μm的连续金属间化合物层,接头抗剪强度降至115 MPa,断裂也发生在钨母材中近界面的位置,断口大部分区域为沿晶断裂特征.     

轧制复合板及焊接接头组织与力学性能

为了能够更好的指导复合材料焊接工艺的制定，采用自熔等离子弧焊、埋弧焊和钨极气体保护焊3种焊接方法进行组合焊接。焊后通过金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线能谱仪等分析方法，分析了轧制复合板及其接头的微观组织、界面元素分布、显微硬度及拉伸性能。结果表明，基材和覆材（复合材料的耐腐蚀层）界面元素扩散层厚度约10μm，由于增碳层和脱碳层的存在，显微硬度值随之升高和降低，抗拉强度达665 MPa，断口形貌呈韧脆混合断裂特征。焊接后，基材与过渡层焊缝界面扩散层厚度约5μm，基材与覆层焊缝界面扩散层厚度约3μm；第一道覆层焊缝由于受到多道焊缝焊接热的作用，铁素体体积分数含量达65%，平均显微硬度约380 HV0.2；接头抗拉强度与复合板相比降低约11%，断口韧窝大小、深度明显减小，断裂在焊缝处。     

Cu/W-Ni/Ni多中间层的钨/钢扩散连接(英文)

采用铜箔/90W-10Ni(质量分数)混合粉末/镍箔多中间层,在加压5 MPa、连接温度1150°C、保温60 min的工艺条件下,对纯钨(W)和0Cr13Al铁素体不锈钢进行真空扩散连接。利用SEM、EDS、电子万能试验机及水淬热震实验等手段研究接头的微观组织、成分分布、断口特征、力学性能及抗热震性能。结果表明,连接接头由钨母材/Cu-Ni合金层/W-Ni复合材料层/镍层/钢母材五部分组成。接头中的W-Ni复合材料层由90W-10Ni混合粉末固相烧结而生成,其组织均匀、致密。W-Ni复合材料层与钨母材以瞬间液相扩散连接机制来实现良好结合。接头剪切强度达到256 MPa,断裂均发生在W-Ni复合材料层与镍层的结合区域,断口形貌呈现为韧性断裂。经过60次700°C至室温的水淬热震测试,接头无裂纹出现。     

铜/镀锌钢异种金属Nd:YAG激光-脉冲MIG复合热源钎接焊

将激光一电弧复合热源焊接应用于铜与钢的熔一钎连接,用该焊接方法实现了T2紫铜合金板与镀锌钢板的优质连接。结果表明,焊接接头钢母材未发生熔化而铜合金母材熔化,其焊缝与钢母材为钎焊连接,拉伸试验中试样的断裂位置发生在焊缝铜母材热影响区,焊接热影响区略有软化。断口分析发现,接头的断裂属于塑性断裂。高倍电镜分析表明,焊缝钎焊连接界面处未见钢溶蚀及Cu沿铁素体晶界侵入现象;能谱分析结果表明,焊接接头中Cu,Fe原子分别向对方基体进行了良好的扩散,二者在钎焊连接界面处形成了Cu—Fe固溶体,并且在接头的钎焊连接界面处有Si元素的富集现象。     

铝/钛异种金属冷金属过渡熔钎焊接头分析

以ER4043的铝焊丝对6061铝合金和TA2纯钛进行CMT熔钎焊,采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)分析了焊接接头的微观组织特征,并通过拉伸试验对接头进行了力学性能的评定. 结果表明,焊接接头具有熔焊和钎焊双重性质:铝母材局部熔化,与熔化的焊丝金属混合后凝固形成焊缝;而没有熔化的钛母材通过Ti原子的扩散与焊缝金属形成金属间化合物结合层的钎焊界面. 钎焊界面处反应层可分为靠近钛板一侧的连续层Ti₃Al和向焊缝内部生长的锯齿状的反应层TiAl₃. 当钛板坡口角度为30°时,钎焊界面化合物生长均匀良好,接头会断裂在铝母材的热影响区,最高抗拉强度达到197.5 MPa.     

钨/钛/MA956钢SPS扩散连接的界面结构和力学性能

在950℃/10MPa的工艺条件下,采用高效的放电等离子烧结技术对钨/钛/MA956进行真空扩散连接。焊后通过显微硬度测试和剪切强度试验评估SPS扩散连接的接头力学性能;并利用扫描电镜、能谱仪以及X射线衍射仪对接头的界面组织和断裂特征进行观察分析。结果表明,该技术成功实现了W/Ti/MA956在10～30min的保温时间下的可靠连接。钨/钛/MA956钢接头界面由W-Ti固溶体层、Ti层以及Ti/MA956金属间化合物(FeTi、Fe2Ti和Cr2Ti)层组成。Ti/MA956界面由于金属间化合物的生成,具有最高的硬度,硬度峰值达580HV。随着保温时间的增加(10、20、30min),接头平均剪切强度由130.2MPa(10min)提高到163.5MPa(20min)再降到125MPa(30min);接头断裂均发生在Ti/MA956界面。     

铝合金/碳钢药芯焊丝熔-钎焊时的界面层脱落(英文)

采用锌基药芯焊丝对铝合金和无镀层低碳钢进行钨极氩弧熔-钎焊搭接。在焊缝中发现从界面层脱落的富铁层,Al-Zn相流入界面层和脱落层之间的夹层区域,并加速富铁层的进一步脱落。在焊缝凝固过程中,富铁脱落层逐渐向焊缝深处扩散、迁移。界面层的厚度为15μm,焊态下铝/钢异种金属接头的抗拉强度达111MPa。经焊后热处理,接头的抗拉强度提高到150MPa。