铂镓合金板材焊接接头组织与力学性能研究

探索及分析铂镓合金板材的焊接工艺,旨在为铂镓合金催化网的焊接提供理论基础。试验制备了Pt-2Ga、Pt-3Ga-2Ru与Pt-5Ga的1 mm厚度板材,采用氩弧焊与不同功率的激光焊对合金进行焊接,对其焊接后的拉伸性能、断口形貌、热影响区宽度、焊接区域的微观组织以及焊接区域元素成分的偏析程度等进行研究。结果表明,Pt-5Ga合金脆性较大无法满足催化网制备条件,Pt-3Ga-2Ru合金的焊接性能优于Pt-2Ga合金,同时晶粒尺寸有大幅减小的趋势。激光焊焊接件的焊接性能优于氩弧焊焊接件,热影响区的宽度更窄,元素的偏析程度也有所减小。将不同功率下的激光焊接试样进行对比后发现:焊接功率设定在350 W时对Pt-3Ga-2Ru合金的拉伸性能最好。

低合金化镁合金熔化焊接组织调控的研究进展

低合金化镁合金因其可加工性好、耐蚀性优异和成本低等优势,成为变形镁合金发展的重要趋势之一。焊接连接已成为推广应用这类材料的关键。然而,低合金化镁合金在焊接过程中存在焊缝晶粒粗大、有效强化相较少等组织软化问题,导致焊接强度不匹配等。本文基于镁合金焊接冶金学的相关理论,重点总结了调控低合金化镁合金焊缝组织的方法,并系统论述了焊缝组织演变过程和机理。最后,针对这类合金在焊接方面的应用需求,对该领域的发展趋势进行了展望。

ZTC4钛合金精铸件铸造缺陷的氩弧焊补焊工艺研究

铸造钛合金比重小、比强度高、高低温力学性能好,是一种优良的铸件结构材料,广泛用于航空航天用发动机关键部件和飞机机身结构件的制造。但在ZTC4钛合金整体精铸铸件中存在气孔、夹杂、裂纹等诸多缺陷,且在热等静压后存在需补焊凹陷。故研究钛合金精铸件铸造缺陷的氩弧焊补焊排除技术有重要意义。通过焊接工艺试验,优化焊接工艺参数和焊前-焊后热处理工艺,调整焊缝的组织和应力状态,确定最佳焊接工艺参数,以避免在焊缝凝固过程形成较大的应力集中。结果表明:补焊次数对接头的室温拉伸和冲击性能的影响不大,焊前预热和焊后热处理可以有效地降低焊接接头残余应力,防止补焊裂纹的出现。

异种材料不锈钢和铝合金焊接技术研究及应用

应急放试验工装采用异种材料304不锈钢和6061铝合金焊接而成。在采用熔钎焊工艺焊接时,由于这两种材料的化学成分不同以及熔点的差异,在焊缝中形成多种Fe-Al脆性金属间化合物以及共晶体混合组织,导致出现严重的裂纹和气孔缺陷。本文进行了304不锈钢/6061铝合金对接和T形结构的焊接工艺研究。首先在304不锈钢侧采用铝铁青铜材料焊接制作中间过渡层,然后采用ER5356焊丝对6061铝合金和过渡层进行焊接,从而使钢和铝之间相互熔合。采用交流方波TIG焊和合适的焊接参数,控制钢和铝异种材料焊接过程中脆性金属间化合物及共晶体混合组织的形成,解决了不锈钢和铝合金异种材料无法熔融焊接的问题。所得到的焊缝力学性能优良,该工艺已成功用于应急放试验工装的焊接加工制造中。

铝合金搅拌摩擦焊的研究现状与展望

在介绍搅拌摩擦焊技术的基本原理及影响因素的基础上,综述了铝合金搅拌摩擦焊在接头金属塑性流动、显微组织以及性能等方面的国内外研究现状。研究现状表明,搅拌头形状和工艺参数对接头组织和性能具有重要影响,在合适的工艺参数下可获得综合性能良好的铝合金搅拌摩擦焊接头,并取得了一定规模的应用。此外,指出了搅拌摩擦焊技术的不足和接头性能弱区,并展望了铝合金搅拌摩擦焊技术的发展方向。

管接头与联箱盖焊接技术研究

管接头与联箱盖为钛合金材料,针对焊缝容易氧化、工件垂直度要求高、焊接接头弯曲试样开裂等技术难题,综合分析焊接接头结构、焊接材料、试件坡口形式及尺寸、性能评价等诸多因素,文中从焊接变形控制、力学性能分析等方面,解决了焊缝在操作受限情况下的焊接保护技术难题。通过研制可涨开式弹簧卡套及顶紧装置保证联箱盖与过渡管接头自动同心组装的同时,选择合理的焊接顺序,保证了焊接完成后工件的垂直度满足要求;通过优化坡口设计尺寸,解决了焊接接头弯曲开裂的技术难题;通过系统研究,并反复试验,确定了合理的焊接参数,优化和固化了焊接工艺,确定了满足生产需求的可靠焊接工艺技术。

钛及钛合金焊接方法与研究现状

钛具有比强度高、耐海水及其他介质的腐蚀、耐低温,以及高温下具有高的疲劳强度、低的膨胀系数、良好的可加工性等优点,用其建造的结构在任何自然环境中都能充分发挥其作用.在舰船应用中,除利用其耐海水腐蚀和高比强度特点外,还有无磁、透声、抗冲击震动等优点,钛及钛合金在舰船中的使用大大延长了设备的使用寿命,减轻了重量,提升了设备及整舰船的技术战术性能,因此钛是一种优秀的舰船结构材料[1-3].

钛及钛合金的焊接

钛及钛合金因其优异的综合性能和独特功能被广泛应用于航空航天和海洋工程等重要领域,而不同类型的钛及钛合金的性能各不相同。介绍钛及钛合金的分类及其焊接特性,分别描述工业纯钛、α型钛合金、α+β型钛合金、近β和β型钛合金的分类方法、添加元素及基本特性,综述不同类型的钛及钛合金的国内外焊接研究现状,重点关注各种钛及钛合金的焊接方法、焊后组织和性能,归纳总结各种钛及钛合金的主要焊接方法为TIG焊、激光焊和电子束焊。

TC4钛合金电子束焊接接头高温性能与组织

通过高温拉伸试验、高温持久拉伸试验以及金相分析对TC4钛合金电子束焊接接头的显微组织和高温性能进行了研究。结果表明,用电子束焊接TC4钛合金可获得高温性能良好的焊接接头,其焊接接头的高温抗拉强度为630MPa,与母材相当。高温持久拉伸时焊接接头在400℃下100h的持久强度大于600MPa,不低于TC4钛合金母材同等条件下的持久强度。TC4钛合金母材室温下的组织为典型的轧制状态组织,即拉长了的针状α+β组织,焊缝组织是由原始β相转变而成的α′相,即针状马氏体。经高温拉伸和高温持久拉伸后焊缝晶粒均明显长大,但其晶粒的长大程度与高温持续时间无关。

铝合金运载工具轻量化及其焊接新技术的发展

阐述了铝合金运载工具轻量化发展、常用铝合金的分类及用途、铝合金运载工具常用的几种复合焊接新方法及摩擦焊新技术。分析说明出于节能和环保的考虑,运载工具采用高强铝合金轻量化是其重要途径之一。

AZ31B变形镁合金板材的TIG焊接

采用TIG焊对5 mm厚AZ31B挤压镁合金板材进行了焊接试验。采用万能拉伸试验机、金相显微镜、扫描电子显微镜和显微硬度仪等分析测试手段对焊接接头的组织、力学性能以及断口形貌等进行了分析。探讨了焊接电流对焊接接头的组织及力学性能的影响,揭示了不同焊接电流下焊接接头的断裂机制。结果表明,采用TIG焊焊接5 mm厚AZ31B镁合金板时,开X型坡口,采用双面焊接双面成型工艺,在130~145 A焊接电流及合适焊接速度条件下,能得到表面成型良好的焊接接头。当正反面焊接电流均为145 A时,AZ31B镁合金板焊接接头的抗拉强度达到最大值248.6 MPa,约为母材强度的84.0%。AZ31B镁合金板焊缝区显微硬度比母材区稍有所下降,热影响区显微硬度下降比较严重。当焊接电流为145 A时,AZ31B镁合金板焊接拉伸断口有大量韧窝,属韧性断裂。

金属激光直接成形最佳搭接率计算及试验验证

为了提高金属激光直接成形零件的表面平整度，建立了搭接率数学模型，对最佳搭接率进行了理论求解、结果表明，最佳搭接率不受成形件特征尺寸的影响，即无论其它工艺参数如何设定，采用33.3%的搭接率均能得到理想的表面平整度.为了对理论模型进行验证，利用单因素的试验方法进行了12组不同搭接率试验，在显微镜下测量得到不同搭接率对于成形件表面平整度的影响.试验结果充分说明了理论模型的正确性，并发现搭接率在30%-45%时，成形件表面平整度均较为理想，因此在实际的金属激光直接成形过程中，可以根据具体的加工情况在该范围内灵活设定搭接率.

镁／镀锌钢板CMT熔钎焊连接机制分析

采用CMT焊对AZ31B镁合金和HDG60镀锌钢异种材料进行熔钎焊.在试验中,采取了搭接焊的方式,通过调整焊接参数得到最佳焊接成形.使用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDAX)、电子探针、X射线衍射(XRD)及拉伸试验对焊接接头微观连接机制及性能进行研究.结果表明,镁和镀锌钢能够形成良好的搭接接头.焊接接头可以分成焊缝区、结合界面、熔合区.结合面主要有Al,Zn,Mg三种元素,主要相有Al12Mg17,Mg2Zn11,Al7Zn3及少量的MgFeAlO4复合氧化物.Zn和Al元素对镁钢连接起着关键作用,Zn在焊接接头形成过程中仍有一定的流动作用.在拉伸试验中,焊接接头试样几乎都断裂在熔合区,抗剪强度可达218 MPa.

TA2/Ni+Nb中间层/1Cr18Ni9Ti扩散焊接头的组织与性能

采用50μm纯Ni箔+10μm纯Nb箔复合中间层,在焊接温度840℃,880℃和920℃,压力4MPa以及保温时间60min的工艺下,对工业纯钛TA2和1Cr18Ni9Ti不锈钢进行了真空扩散焊实验,测试了接头的抗拉强度,并利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)对接头的组织结构、元素分布以及断口形貌和相组成进行了分析。结果表明:Ni+Nb复合中间层的存在成功阻止了Fe,Ti互扩散,实现了TA2与1Cr18Ni9Ti的可靠连接,接头的拉伸强度达到261MPa,该强度主要受剩余Ni箔控制,且焊接温度的变化对其影响不大。接头所生成反应层自不锈钢一侧起分别为FeCrNi固溶体、剩余Ni,Ni3Nb,剩余Nb以及TiNb魏氏体。

氩气保护下炉中钎焊铝基复合材料的可行性

研究了Al2O3p/6061Al复合材料在氩气保护下炉中钎焊的可行性。研究表明,采用合理的钎料和钎剂组合(HL401+QJ201)以及正确的钎焊工艺参数可获得质量良好的钎焊接头。通过对接头的剪切强度和显微硬度试验以及对接头的金相观察、X射线衍射相结构和断口扫描电镜观察等微观组织结构分析,从理论上探讨钎焊接头形成过程的机理,为如何获得高质量的钎焊接头提供理论参考。

GH3230高温合金氩弧焊接接头的组织与高温性能

通过扫描电镜、高温拉伸试验机和高温蠕变试验机等对GH3230高温合金钨极氩弧焊接接头的显微组织和高温性能进行了研究。结果表明:焊缝组织主要由平衡凝固γ-FeCrNiC镍基固溶体、少量的颗粒状γ′-Ni3Al和MC碳化物组成,呈等轴树枝状;热影响区的组织与母材的相当,但晶粒更粗大;焊接接头具有良好的高温性能,其在927℃下的高温抗拉强度为244MPa,与母材的相当,在927℃和62MPa下的高温蠕变寿命为38.82h,高于母材的;高温拉伸和高温蠕变试验后的接头断口形貌与母材的基本一致,分别为韧窝型和沿晶断裂。

AZ31镁合金活性TIG焊接头分析

针对AZ31镁合金材料,研究了在A-TIG焊中单一成分的活性剂对焊缝成形的影响。试验结果表明,与无活性剂的焊缝相比,活性剂TiO2、S iO2、Cr2O3、CdC l2和CaC l2能够有效地增加镁合金焊缝的熔深和深宽比。镁合金涂敷活性剂CdC l2后焊缝接头的微观组织与未涂敷时焊缝接头的微观组织没有明显区别,只是前者热影响区稍宽。未涂敷活性剂和涂敷CdC l2的试样硬度值分布相差不大。在AZ31镁合金的焊接中,活性剂CdC l2的作用效果最好。

Ti-6Al-4V合金多层板结构的超塑成形/扩散连接工艺研究

采用气压成形方法对多层板结构件进行了超塑成形/扩散连接(SPF/DB)技术研究。研究表明,最佳的扩散连接工艺参数为:连接温度T=930℃,连接时间t=30m in,连接压力P=10MPa。对连接试件的微观组织进行了观察,显示在界面处形成良好的连接。最佳的成形参数为:成形温度Tf=930℃,成形压力Pf=0.6MPa,成形时间tf=55m in。最后对成形后的板厚分布进行了研究。

基于激光预焊芯板夹层的超塑成形/扩散连接先进工艺

针对传统多层空心整体结构在超塑成形/扩散连接(SPF/DB)工艺过程中存在的中心夹层焊接可靠性差的关键工艺问题,以某飞行器TC4(T-6Al-4V)钛合金舵体四层空心复合整体结构为对象,提出了激光预焊芯板夹层的超塑成形/扩散连接新工艺。基于有限元软件模拟仿真分析及相应的试验研究,采用激光预焊芯板夹层的SPF/DB先进工艺,进行某飞行器TC4钛合金四层空心复合整体舵体零件的研制。结果表明:运用SPF/DB新工艺,在920℃、真空度为5×10-3 Pa、最大气压压力为1.2 MPa条件下超塑成形/扩散连接成形出合格的舵体零件,其焊合率达95%以上,壁厚分布均匀性大于90%,晶粒尺寸长大控制在35%以内。

Al6061／TA2异种金属冷金属过渡焊接性分析

以AlSi5焊丝对6061铝合金和TA2纯钛进行CMT熔钎焊,采用SEM,EDS分析焊接接头的微观组织特征,并通过拉伸试验对接头进行力学性能评定.结果表明,焊接过程稳定,焊缝成形美观.所得到的焊接接头具有熔焊和钎焊两部分,其中局部熔化的铝母材与熔融的焊丝混合后形成焊缝,焊缝金属与微熔的钛母材形成三个钎焊界面.钎焊界面主要成分为TiAl3金属间化合物,其厚度较薄.此外,界面附近还有一些随机分布的棒状的TiAl3金属间化合物.焊接过程中,随着焊丝偏移量的增加,焊缝力学性能提高.参数优化后的接头抗拉强度较高,且断裂在铝热影响区.