镁合金/钢异种材料激光熔钎焊接头组织及成形调控

采用激光熔钎焊技术对AZ31B镁合金与Q235钢进行异种金属搭接实验。添加Ni中间层协调镁合金与钢的冶金连接,通过外加纵向交变磁场调控接头成形及组织,以期提高接头的力学性能。结果表明：添加Ni中间层后接头类熔焊区IMC层为树枝状或连续纳米级层状AlNi相,实现冶金连接。外加交变磁场后Fe-Ni固溶体厚度减小且延伸进镁侧焊缝中,沟壑状的Fe-Ni固溶体增加了界面的结合面积。通过测量发现接头实际界面连接长度与拉剪线载荷有很大的联系。外加交变磁场后激光熔钎接头实际界面连接长度与拉剪线载荷随着磁场强度的增加呈现先增大后减小的趋势。当激光功率P=1250 W,焊接速度v=20 mm·s^-1,磁场强度B=10 mT,磁场频率f=35 Hz时,添加Ni中间层协调镁合金与钢的冶金连接,外加纵向交变磁场优化接头焊缝成形,接头拉剪线载荷最高,达到163 N/mm。     

CFRP/TC4激光连接工艺及接头组织和性能

针对碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)和TC4钛合金的激光焊接开展研究,分析了工艺参数对接头力学性能的影响,并进行接头断面分析;观察了接头微观结构及界面键合特征,分析了接头连接机理。结果表明：CFRP和TC4在激光的作用下能够获得良好的接头,在试验工艺范围内,当激光功率为650 W、焊接速度为10 mm/s时,接头剪切力最大值为926 N。接头通过TC4以及树脂的相互渗透能形成机械互锁效应,接头断裂模式主要为粘结断裂和内聚断裂,通过分析接头微观结构发现CFRP受热分解形成气泡,同时接头界面发生了元素扩散并在界面发生反应生成TiO₂、CTi_0.42V_1.58组织,同时出现-OH键,从而构成稳定的接头组织。     

SiO2/TC4钎焊接头的组织性能

以Mo片为缓冲层，采用AgCuTi钎料对石英玻璃与TC4钛合金进行钎焊，以实现调控石英玻璃与TC4之间热膨胀系数的差异，降低钎缝中石英玻璃侧的应力；分析了Mo缓冲层对钎焊接头应力缓解及组织性能的影响。结果表明：Mo缓冲层的加入可以调控石英玻璃与TC4之间热膨胀系数的差异，把钎缝中石英玻璃侧的应力转移至Mo缓冲层处，减小石英玻璃侧所受应力，提高了钎焊接头的性能；同时通过Mo缓冲层的加入，可阻隔TC4母材中溶解的Ti元素向石英玻璃侧的扩散，减弱石英玻璃侧的反应，降低靠近石英玻璃侧的薄反应层厚度。当钎焊温度为900℃,保温时间10 min时，添加Mo缓冲层的钎焊接头的抗剪强度最高，达到37 MPa。     

添加Ni中间层镁/钢激光熔钎焊接头的组织和性能

通过添加0.1 mm的Ni片,对AZ31B镁合金板和Q235低碳钢进行激光熔钎焊搭接试验,分析添加Ni中间层后接头的宏观形貌、元素分布与微观组织和力学性能.结果表明:添加Ni中间层的熔钎焊接头焊缝成形良好.焊缝由镁侧焊缝、金属间化合物(IMC)层、钢侧焊缝组成.根据元素分布发现,加入Ni中间层后,在IMC层出现Mg元素向下、Fe元素向上扩散的现象.进一步研究发现,接头镁侧焊缝主要由α-Mg+β-Mg17-Al12)组成;IMC层由Mg2 Ni、AlNi相和(α-Mg+Mg2 Ni)共晶组织组成;钢侧焊缝由Fe-Ni固溶体组成.其中,IMC层中的树枝状的Mg2 Ni有机械咬合的作用,AlNi相对熔钎焊接头具有强化作用,使接头的力学性能提高.随着线能量的增加,接头拉剪强度σb呈现出先增大后减小的趋势.当P=1250 W、v=20 mm·s-1、线能量Q=625 J·cm-1时,添加Ni中间层的镁/钢焊接头的σb最高,达到198 MPa.     

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。