镁合金与不锈钢的瞬间液相扩散连接

以Cu箔为中间夹层对AZ31B镁合金与304不锈钢进行瞬间液相扩散连接,研究了焊接接头的微观结构和连接强度。结果表明,在510℃/30 min、530℃/10 min下进行扩散连接时,接头界面区没有出现共晶液相,界面结合较弱;520℃/30 min、530℃/20 min时,接头界面区形成Mg-Cu共晶液相,焊缝宽度显著增加,界面结合强度提高;530℃/30min时,镁基体一侧形成350μm的层状扩散区,接头显微组织依次是Mg-Cu共晶组织层、富Mg固溶体层、弥散分布于镁合金基体的Mg17(Cu,Al)12相和分布于镁合金晶界的Mg-Cu-Al三元化合物所组成的镁合金基体渗透区,其剪切强度达到最大(52 MPa);540℃/30 min、530℃/40 min时,界面扩散区的共晶液相发生等温凝固,镁合金基体晶界处Mg-Cu-Al三元金属间化合物呈连续网状分布,接头的剪切强度降低。AZ31B基体发生了再结晶及晶粒长大。     

AZ31B/Cu异种金属过渡液相扩散焊接头的显微组织及性能

采用过渡液相扩散焊技术对镁合金AZ31B和Cu异种金属进行焊接,利用扫描电镜(SEM)、显微硬度测试及X射线衍射(XRD)对AZ31B/Cu接头界面附近的显微组织及性能进行研究。结果表明,在500℃、40 min、2.5 MPa条件下,AZ31B/Cu接头形成了宽度约为450μm的扩散区。AZ31B/Cu材料接头的显微组织依次为α-Mg和沿其晶界析出相Mg17(Cu,Al)12组成的晶界渗透层/(α-Mg+Mg2Cu)共晶层/Cu2Mg金属间化合物层/(α-Mg+Mg2Cu)共晶层/Cu(Mg)固溶体。随着保温时间的延长,界面区宽度增加,其中Cu2Mg两侧的共晶组织区的增加更为显著。界面区的显微硬度明显高于镁合金和铜基体的显微硬度,界面区明显存在4个不同的硬度分布区;随着保温时间的延长,界面区的显微硬度提高。     

采用冷喷涂铜涂层做中间层的镁合金与钢共晶接触反应钎焊工艺及接头性能

采用厚度为50 μm的冷喷涂铜涂层作为中间层,研究了连接温度和保温时间对AZ31B镁合金/钢异种金属接触反应钎焊接头剪切强度的影响规律.通过金相显微镜、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、显微硬度和剪切强度试验,研究了AZ31B镁合金/钢钎焊接头界面微观组织和力学性能.结果表明,当连接温度为530℃,保温时间为60 min时,接头剪切强度达到最大值36.9 MPa.AZ31B镁合金/钢钎焊接头界面反应产物主要为Mg₂Cu,α-Mg固溶体和Mg-Cu-Al三元相.Mg-Cu-Al三元相的尺寸和分布,以及08F钢侧是否存在Mg₂Cu共晶相共同决定了接头的强度.由钎焊接头断口可知,最佳工艺参数下断裂方式为脆性断裂与韧性断裂的混合方式.     

Ni夹层AZ31B/Cu异种材料接触反应钎焊接头组织及性能分析

采用Ni箔作为中间层,对AZ31B/Cu异种金属进行接触反应钎焊试验。对不同工艺参数下所得接头扩散区的组织及性能进行研究,从而找出最佳工艺参数范围。结果表明:当500℃×30 min时,焊接接头组织致密,界面接触良好,接头扩散区由Cu侧灰白色化合物层、层片状共晶组织层和深灰色Mg基体扩散层组成;当焊接温度500℃保温10~30 min时,焊合效果良好,无冶金缺陷;随着保温时间的延长,接头界面区主元素互扩散能力和扩散区宽度均升高;不同保温时间下钎焊接头的显微硬度分布规律基本一致,从Cu侧到Mg基体均呈先增后减的变化趋势,且接头扩散区的显微硬度明显高于两侧母材。     

Sn-Zn钎料钎焊镁合金AZ31B接头的显微组织及力学性能

以Sn-Zn钎料对变形镁合金AZ31B进行了炉中钎焊,研究了变形镁合金AZ31B钎焊接头的微观结构与连接强度。采用XRD、SEM、EDS等仪器分析了钎焊接头的界面组织和钎缝物相,测试了钎焊接头的剪切强度与钎缝组织的显微硬度。结果表明,Sn-Zn钎料在钎焊过程中与母材AZ31B发生溶解与扩散作用,在钎缝中生成金属间化合物Mg2Sn和(β-Sn+Mg2Sn)共晶组织。钎焊接头中母材的显微硬度最低,Mg2Sn的显微硬度最高,钎焊搭接接头平均抗剪切强度达到48 MPa。钎焊搭接接头的主要断裂形式为沿晶脆性断裂,断裂主要发生在共晶组织和Mg2Sn相处。     

高铌TiAl合金钎焊接头组织和性能研究（英文）

采用Ti-28Ni(质量分数,%)共晶钎料在1100℃实现了高铌Ti Al合金(Ti-45Al-8.5Nb-(W,B,Y)(at%),TAN)的真空钎焊连接。钎焊接头的典型界面结构为TAN/τ_3-Al_3Ti_2Ni+B2/α_2-Ti_3Al layer/α_2-Ti_3Al+δ-Ti_2Ni/α_2-Ti_3Al layer/τ_3-Al_3Ti_2Ni+B2/TAN。深入研究了保温时间对钎焊接头界面组织和连接性能的影响。结果表明:Ni元素从熔融钎料向TAN母材的扩散决定了界面组织的演化,随着保温时间的延长促进了扩散层的增厚,同时导致钎缝宽度逐渐减小。接头剪切强度测试结果显示,当保温时间为15 min时,获得的最大接头室温剪切强度和高温(600℃)剪切强度分别是248.6和166.4 MPa。接头断口分析表明在剪切试验中裂纹主要沿着连续的金属间化合物层产生和扩展。     

高铌TiAl合金钎焊接头组织和性能研究

采用Ti-28Ni(wt.%)共晶钎料在1100℃实现了高铌TiAl合金(Ti-45Al-8.5Nb-(W, B, Y) (at.%), 简称TAN)的真空钎焊连接。钎焊接头的典型界面结构为TAN/τ3-Al3Ti2Ni + B2/α2-Ti3Al layer/α2-Ti3Al + δ-Ti2Ni/α2-Ti3Al layer/τ3-Al3Ti2Ni + B2/TAN。深入研究了保温时间对钎焊接头界面组织和连接性能的影响。结果表明：Ni元素从熔融钎料向TAN母材的扩散决定了界面组织的演化,随着保温时间的延长促进了扩散层的增厚,同时导致钎缝宽度逐渐减小。接头剪切强度测试结果显示当保温时间为15分钟时,获得的最大接头室温剪切强度和高温(600℃)剪切强度分别是248.6MPa和166.4MPa。接头断口分析表明在剪切实验中裂纹主要沿着连续的金属间化合物层产生和扩展。     

中间层Zn对Mg-Al异种金属焊接的影响

对镁铝异种金属进行扩散焊接,分别研究了直接焊接和加Zn中间层焊接。通过SEM、EDS、XRD和万能试验机对焊接接头进行结构和性能表征。结果表明,Mg-Al直接焊接时主要生成了Al3Mg2和Al12Mg17金属间化合物相,接头剪切强度随保温时间增加先增加后减小,焊接温度440℃、保温时间100 min时,Mg-Al焊接接头剪切强度达到26.1 MPa。Mg-Zn-Al焊接接头避免了Mg-Al系金属间化合物的生成,界面主要由Mg-Zn共晶层、MgZn化合物层和Al-Zn固溶层组成,接头剪切强度达到38.5 MPa。     

镁/铜异种金属激光填丝熔钎焊接特性分析

对T2纯铜板与AZ31B镁合金板以搭接接头形式进行激光填丝熔钎焊试验,研究了等热输入下激光功率对镁/铜界面附近物相结构、分布和接头性能的影响. 结果表明,在适当的焊接工艺参数下可获得成形良好并具一定强度的镁/铜搭接接头,抗剪强度最大可达164.2 MPa,为镁合金母材的64%. 激光功率较低时,镁/铜界面主要为极薄的Mg-Cu共晶组织. 当激光功率较高时,从焊缝侧到铜侧,界面组织为α-Mg+(Mg,Al)2Cu共晶组织/Mg2Cu+Cu2Mg金属间化合物/Mg-Al-Cu三元化合物/Mg2Cu+Cu2Mg金属间化合物;焊缝侧到铜侧,硬度先增大而后突然减小,再缓慢增大,结合面附近达到最大硬度165 HV. 金属间化合物是影响焊接接头性能的主要因素,接头在此处发生脆性断裂.     

用铜锌中间层瞬时液相连接Al 2024和Ti-6Al-4V合金（英文）

采用Cu-22%Zn中间层,在510℃、真空度为0.01 Pa和不同连接时间下将两种异质合金Al 2024和Ti-6Al-4V进行瞬时液相连接。采用SEM、EDS和XRD技术对连接区的显微组织演变进行表征。结果表明,接头的形成归因于Cu和Zn固相扩散进入Ti-6Al-4V和Al2024合金中,然后形成共晶并沿Cu-Zn/Al 2024界面等温扩散。接头界面处的硬度随连接时间的延长而增加,这是由于形成了Al_2Cu、TiCu3、Al_(4.2)Cu_(3.2)Zn(0.7)、Al_(0.71)Zn_(0.29)、Ti_2Cu、TiAl_3和TiZn_(16)金属间合物。此外,当连接时间为60 min时,接头的剪切强度达到最大,为37 MPa。     

AZ31B/Cu复合材料的扩散焊制备与界面显微组织分析

采用真空扩散焊工艺,在加热温度500℃、保温时间40 min、压力2.5 MPa、真空度1.0×10-2 Pa下制备了变形镁合金AZ31B/Cu双金属复合材料,并对复合材料界面区的微观结构和力学性能进行分析,探讨了界面反应层的形成机理。结果表明:铜在镁合金一侧富集出现晶界渗透现象。镁合金/Cu界面的组织依次为:α-Mg和沿其晶界析出相Mg17(Cu,Al)12/α-Mg/(α-Mg+Mg2Cu)共晶/Cu2Mg金属间化合物/(α-Mg+Mg2Cu)共晶/Cu(Mg)固溶体。硬度在基体两侧到界面中心区域内呈台阶式增加,最高显微硬度达到3510 MPa。Cu2Mg两侧的共晶液相出现具有先后次序,晶界渗透区与Cu2Mg之间先形成Mg-Cu共晶液相,然后共晶液相中的Mg原子穿越Cu2Mg层扩散至Cu侧,在Cu2Mg与Cu(Mg)固溶体之间形成Mg-Cu共晶液相。复合材料的界面抗剪强度达到61 MPa,剪切断裂发生在界面扩散层内,断口由撕裂棱和撕裂棱两边的大小不一的解理台阶构成。     

采用Al及Al-12Si中间层的AZ31B镁合金TLP接头的组织和性能

采用Al及Al-12Si为中间层对AZ31B镁合金进行过渡液相扩散焊,用环境扫描电镜及万能试验机测试并分析了接头组织与强度之间的关系。研究结果表明：采用Al作为中间层时,随着保温时间的增加,Al12Mg17金属间化合物含量降低,接头强度升高;采用Al-12Si作为中间层时,含硅相Mg2Si对焊缝的强化提高了接头强度,但保温时间过长时,Mg2Si偏聚于焊缝中心会降低接头性能。     

AZ31镁合金与纯Cu超声波点焊接头组织与力学性能研究

采用超声波点焊实现了AZ31镁合金与纯Cu的连接,并借助扫描电镜、能谱仪和拉剪试验对点焊接头的界面显微组织和力学性能进行了研究。结果表明,接头界面组织主要由Mg和Mg2Cu共晶组成。随着焊接输入能的增加,共晶组织的数量不断增多。接头强度先随着焊接输入能的增加而增大,焊接输入能为1500 J时达到峰值,进一步提高焊接输入能导致接头强度下降。在拉剪载荷作用下,焊接输入能为1500 J的点焊试样沿焊点界面发生脆性断裂,裂纹主要沿金属间化合物扩展。     

加压方式对铝夹层AZ31B/Cu扩散钎焊接头组织和性能的影响

为了实现镁铜之间的可靠连接,以铝为中间夹层,在加热温度为500℃、保温时间20 min条件下,分别采用不同的加压方式对AZ31B和Cu进行扩散焊接。利用SEM、EDS、XRD、显微硬度计、万能拉伸实验机分析焊接接头的显微组织和性能。结果表明:扩散钎焊接头包括钎缝区和镁基体渗透区两部分。间歇性梯度加压时,钎缝区厚度最大,达到0.56 mm,显微组织依次为铜侧条状A_(l2)CuMg化合物、均匀连续的层片状(α-Mg+Al_(12)Mg_(17))_(共晶)和(Mg_2Cu+α-Mg)_(共晶)、镁侧Mg_2Cu化合物,接头平均剪切强度达到71.67 MPa;梯度加压时的钎缝区厚度减小,显微组织中的条状化合物增多,共晶组织为菊花状(α-Mg+Al12Mg17);恒压时的钎缝区厚度最小,约为0.3 mm,组织以粗大的Al-Cu二元化合物和Al-Cu-Mg三元化合物为主,接头硬度最大,平均剪切强度降低至60.33 MPa。加压方式对钎缝区的厚度、共晶组织分布形态和接头的力学性能均有较大影响,间歇性梯度加压下接头的硬度最低,剪切强度最高。     

CuNi复合中间层对Mg/Al扩散焊接接头组织及力学性能的影响

采用真空扩散焊接的方法获得了Mg/CuNi/Al扩散焊接接头。采用万能试验机测试焊接接头剪切强度,通过SEM,EPMA,XRD对焊接接头的显微结构和物相组成进行了分析。结果表明,Mg/CuNi/Al扩散焊接接头剪切强度随焊接温度和保温时间的增加先增加后减小,焊接温度440℃,保温时间90 min时,接头剪切强度最大值达到22.4 MPa。焊接接头主要由Al3Mg2致密组织层、Al12Mg17针状组织层、Al12Mg17和α-Mg网状组织层组成,Cu、Ni富集于网状组织层中。Mg/CuNi/Al扩散焊接接头断口主要由Al3Mg2、Al12Mg17、AlCu3、Al2Cu和Al7Cu23Ni化合物组成,断裂方式以脆性断裂为主。     

保温时间对添加中间层的钢/Mg焊接接头显微组织和性能的影响

通过添加Cu箔中间层,采用两次焊接法连接不锈钢和镁合金,并对其焊接接头的剪切强度、显微硬度、显微组织进行了测试分析。结果表明,不锈钢-铜-镁扩散连接接头界面连接良好;焊接接头剪切强度随保温时间的增加先增加后减小,最大值达到45.2 MPa;金属间化合物显微硬度高于两侧Mg合金和Cu箔;随着保温时间的增加,金属间化合物层厚度增加。     

镁合金与钛合金的瞬间液相扩散焊

为实现镁合金AZ31B与钛合金Ti6A14V的可靠连接，研究了两者以Al为中间层的瞬间液相扩散焊接头的微观结构与连接强度。研究结果表明：当焊接时间为180min时，焊接温度是影响界面反应热力学与动力学的主要参数，其对接头的微观组织、接头界面新生相构成与连接强度有重要影响。保温温度低于450℃时，AZ3IB／AI界面无液相产生，无法实现AZ31B与Ti6A14V的可靠连接；保温温度在450℃～480℃变化时，温度对AZ31B／Al／Ti6A14V界面反应的动力学因素有明显影响，且直接决定了焊后接头新生相的构成与分布。470℃保温180min的接头剪切强度较高（72．4MPa），达到AZ31B母材（86MPa）的84．2％。     

瞬间液相扩散连接镁/镍/钛接头微观组织及力学性能研究

以Ni箔为中间层,对镁合金AZ31B和钛合金Ti6Al4V进行瞬间液相扩散焊。结合能谱分析、X射线衍射谱、显微硬度测试和力学性能试验,研究了焊接过程中不同焊接温度(505~535℃)对镁/钛接头微观组织及力学性能的影响。结果表明:当焊接温度为525℃、保温时间为20min、焊接压力为0.2MPa时,镁/钛接头达到最大剪切强度57MPa。此时,镁/钛接头界面形成Mg_2Ni、Mg_3AlNi_2等金属间化合物。在拉伸试验中,接头断裂发生在金属间化合物层。     

热喷涂巴氏合金中间层瞬间液相连接Ti-6Al-4V和Al 2024合金（英文）

研究热喷涂辅助瞬间液相(TLP)扩散连接Ti-6Al-4V和Al 2024合金,在铝基体上热喷涂80μm厚的巴氏合金作为中间层。热喷涂会产生粗糙清洁的表面,使得接头强度更高。采用的优化参数为:连接温度580°C,保温时间30和60min。显微组织观察和XRD衍射谱证明在Al焊缝处形成Al_2Cu、Al_2Cu Mg、Cu_3Ti、Ti Al_3、Ti Al和Mg2_Sn金属间化合物。另一方面,在Ti合金一侧形成Ti_3Al、Sn_3Ti_5和Ti_3Sn金属间化合物。随着连接时间从30 min增加到60 min,尽管巴氏合金中间层没有被完全消耗,但是其剩余厚度下降到大约15μm。研究表明,在60 min较长连接时间下,接头的剪切强度达到57 MPa的较高值。     

Ti/TiAl3叠层复合材料TIG焊接头组织与性能研究

本文采用钨极氩弧焊(TIG)对Ti-6Al-4V/TiAl3叠层复合材料进行平板对接焊,研究了不同焊接参数对接头组织和力学性能的影响。经热轧处理的Ti-6Al-4V /TiAl3叠层复合材料,可通过TIG焊实现可靠连接,避免接头脆化现象发生。板材底部的金属间化合物在焊接过程中受热辐射影响发生熔化,液态TiAl3和Ti反应生成Ti3Al、TiAl等,使金属间化合物周围产生Ti原子贫化区,加速了Ti原子的扩散迁移,导致接头侧面形貌分为两部分：上部为熔化再凝固的焊缝区,底部为由热辐射引起扩散连接。整体接头无明显缺陷,焊缝区为α相和针状马氏体组成的网状组织,焊接接头抗拉强度为343MPa,约为母材的90％,断口呈韧脆混合型断裂。