铜/钢异种材料等离子弧焊接头显微组织分析

为实现铜/钢异种材料的优质连接,研究了铜/钢焊接接头的显微组织特点及其组成,试验采用LHM-200等离子弧焊系统对紫铜(T2)与不锈钢(304)异种材料进行焊接,然后通过光学金相显微镜及能谱分析仪,观察分析接头显微组织,研究其接头组织结构及组成.研究结果表明:铜/钢异种材料的等离子弧焊焊缝在铜一侧为平直的,而在钢一侧则为半χ型,在铜侧界面形成漩涡状;在焊接接头的形成过程中铜元素的迁移和扩散主要依靠钢液的流动所带动;焊接接头显微组织主要为奥氏体组织,弥散分布着块状和粒状的铜和钢的固溶体组织,和黑色鱼骨状的α相铁素体组织;焊缝区组织主要是以α、γ富铁相和ε富铜相固溶体组织的形式存在.通过实现发现最佳的焊接参数为:保护气流量与离子气流量分别为0.25 L/min和0.75 L/min,焊接电流为65 A,焊接速度为4 mm/s,焊接后的接头抗拉强度能达到174 MPa.     

钛合金针状焊缝组织的超塑性变形机理

钛合金激光焊缝是非理想的针状组织,对其超塑性变形机理的研究可进一步推进钛合金LBW/SPF技术的实际应用,也对材料成形机理的发展具有一定意义.研究结果表明,TC4钛合金激光焊接试样具有良好的超塑性变形能力,在变形过程中,焊缝发生两次重要的组织转变,即针状组织片层化和片层组织等轴化的组织转变.片层组织在应力作用下,通过断裂、解体和等轴化的过程而转变成等轴晶粒.片层断裂的主要机制是动态再结晶和应力挤压作用;片层解体的主要机制是晶界滑动和转动作用,接头组织的塑性流动机理为晶粒滚动和晶界滑动机理.     

置氢TC4钛合金激光焊接接头超塑变形性能研究

摘 要: 置氢处理可以调节TC4钛合金激光焊接接头超塑性变形组织状态,提高焊接接头超塑变形组织均匀性;本项目采用置氢处理研究了TC4钛合金激光焊纵向焊缝接头超塑性变形行为,是置氢提高钛合金激光焊接接头超塑变形均匀性的基础性研究。主要研究了置氢量对TC4激光焊接接头峰值流变应力、焊板延伸率、组织均匀性的影响。研究表明：激光焊板超塑性变形中的峰值流变应力随含氢量的增大而增大,随变形温度的升高而降低,随变形速率的增大而增大;试样延伸率随含氢量的增大而减小,随变形温度的升高而增大,随变形速率的增大而减小。在含氢量0.291%,变形温度920℃,变形速率10-4S-1时,峰值流变应力最小达到20.7MPA,焊板延伸率达到最大312%。置氢TC4钛合金激光焊接接头可以承受超塑性变形而不破坏,在初始应变速率为10-3S-1和10-4S-1时,试样峰值流变应力低于80MPA。     

纵向直流磁场对铝铜熔钎焊接头组织和性能的影响

采用TIG焊进行铝铜异种材料熔钎焊对接试验,通过添加Zn-2%Al药芯焊丝调控焊缝成分,并施加纵向直流磁场调控界面组织,接头力学性能显著提高. 结果表明,相比于无磁场,在纵向直流磁场的作用下,Cu侧IMC层的形状、厚度和化合物种类均发生变化:平均厚度明显变薄,由32.8 μm降至14.6 μm;形状由平直变为弯曲,起到“机械咬合”作用;Cu侧IMC层Al_4.2Cu_3.2Zn_0.7三元化合物的出现抑制了硬脆的AlCu与Al₂Cu化合物的生长,接头性能升高. 添加直流磁场后,接头抗拉强度均比无磁场时高,且接头抗拉强度随着磁场强度的增加呈现先增大后减小的趋势. 当焊接电流I = 95 A,焊接电压U = 16 V,焊接速度v = 140 mm/min,磁场强度B = 10 mT时,接头抗拉强度最高,达到110.8 MPa,比无磁场升高了约24%.     

Al元素对亚共晶SnBi钎料接头组织及力学性能影响

通过向亚共晶Sn30Bi钎料中添加Al元素,制备新型Sn-30Bi-xAl低温无铅钎料,采用扫描电镜和拉伸力学实验等研究了时效前后Sn30Bi-Al钎料合金的微观组织及力学性能。结果表明:向亚共晶Sn30Bi钎料中加入Al元素,能够一定程度上抑制焊后接头中形成网状共晶组织,以及Bi相团聚,当Sn30Bi-Al合金中Al元素含量为0.3%时,对网状共晶组织形成和Bi相团聚的抑制作用最佳;在时效过程中,向Sn30Bi合金中添加Al元素,能够一定程度上抑制Bi相团聚,降低界面IMC层生长速率;当Al含量为0.3%时,Sn30Bi-0.3Al接头的力学性能最佳。     

稀土Yb2O3对TC4钛合金激光焊接头超塑变形行为的影响

通过添加稀土Yb2O3提高TC4钛合金激光焊缝的超塑性变形能力，改善接头的超塑性变形均匀性。研究结果表明，Yb2O3的加入能够降低焊缝超塑性变形流变应力，提高延伸率，增加接头变形均匀系数值。随着Yb2O3含量增加，焊缝纵向峰值流变应力和延伸率均先降低再升高，在6%时峰值流变应力最低为11.9MPa；延伸率最高为592.3 %，此时焊缝区域组织等轴化程度最高，焊缝的超塑性最好。横向变形时随着Yb2O3含量的增加，接头变形均匀系数K值呈现先增加后减小的趋势，含量为6 wt.%时的试样K值取到最大值为0.209。     

异种钛合金线性摩擦焊接头包埋渗铝研究

采用包埋渗铝的方法对异种钛合金线性摩擦焊接头制备渗铝层，以提高接头的腐蚀性能。分析焊接接头渗铝层的形貌及组成，研究渗铝层对热腐蚀性能的作用和影响，并优化了渗铝工艺。研究结果表明：包埋渗铝有利于提高接头的热腐蚀性能，渗铝后腐蚀增重降低，腐蚀稳定性提高，其原因是渗铝前后腐蚀反应发生了改变.在高温熔盐环境下，接头直接与腐蚀介质发生反应，因钛合金中铝含量较少，无法在表面形成致密的氧化膜，而渗铝接头表面与氧反应生成的致密氧化铝膜阻隔了熔盐和氧气向接头内部侵蚀；渗铝接头热腐蚀100h后的腐蚀增重为0.926mg/cm²，远小于未渗铝时的12.478mg/cm²。渗铝层由金属间化合物TiAl₃组成，渗铝层的厚度不一致，TC17侧较TA15侧厚，在焊缝近域缓慢过渡。渗铝层的厚度随着保温温度升高呈先升后降趋势，随着保温时间延长呈递增趋势，综合考虑可得到最佳渗铝温度范围在850～950℃之间，而最佳渗铝时间范围在3～5h之间。