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。

铝基复合材料/低碳钢异种材料过渡液相扩散焊

用市售厚约50μm的纯铜箔作中间层在590℃分别保温30 min及2h进行了铝基复合材料/低碳钢异种金属过渡液相扩散焊试验。结果表明,薄弱界面并非钢/中间层界面,而在于Al MMC/残留中间层一侧界面;液相优先溶解铝基复合材料的棱边而形成明显的环状缺口将导致应力集中;被挤出的多余液相全部流布于铝基复合材料的外表面,而未曾流向钢一侧。断口分析表明,接头沿残留中间层内部(压力较低时)及AlMMC的表层区断裂(压力较高时);Fe向残留中间层内发生了过渡的溶解,足以形成金属间化合物,由此导致接头强度均很低。

单晶高温合金的过渡液相扩散焊

为了探明单晶过渡液相(TLP)扩散焊接头组织与性能的关系,采用扫描电镜(SEM)研究接头微观组织,并进行力学性能测试.结果表明,接头由连接区和基体区所组成.当等温凝固过程未完成时,连接区由等温凝固区和快速凝固区组成,而等温凝固区主要由γ和γ'相组成,快速凝固区主要是由共晶组织组成.当等温凝固完成而固态均匀化过程不充分时,连接区由等温凝固区和分布在接头中心的硼化物相组成.采用低温等温凝固,高温固态均匀化的焊接工艺可以获得高性能的接头.

Super-Ni叠层复合材料与钛合金过渡液相扩散焊界面组织特征

以铜箔为中间层,对Super-Ni叠层复合材料与Ti-6Al-4V钛合金进行过渡液相扩散焊.通过扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、显微硬度测试对接头的界面组织及性能进行分析.结果表明,铜箔中间层阻止了钛与镍的扩散接触,防止了Ti-Ni脆性金属间化合物的生成.扩散焊接头由Super-Ni侧扩散层、中间反应层、钛侧扩散层三个特征界面层组成.界面处Ni,Al原子扩散缓慢,Cu,Ti原子充分扩散反应,在中间反应层与钛侧扩散层之间形成由TiCu相组成的锯齿状界面,在钛侧扩散层生成细小的Ti_2Cu相,接头过渡区显微硬度最高达600 HV0.5.

Ni_3Al单晶高温合金过渡液相扩散焊工艺

采用KNi3中间层,对Ni3Al单晶高温合金进行过渡液相扩散焊,分析不同焊接保温时间的接头和基体组织的变化,测试接头的高温持久性能.结果表明,1 240℃保温12 h,TLP扩散焊接头局部区域有少量的γ+γ'共晶组织及小块状的硼化物组织,其它区域均为与基体组织一致的γ+γ'双相组织;基体γ'相由四方形转变成不规则状.焊接接头在1 000℃高温持久强度达到标准状态的基体强度90%.试样组织出现γ'相筏形化,焊缝区域筏形组织粗化,且形状不规则,与持久应力方向呈一定角度.

N5单晶过渡液相扩散焊接头微观组织研究

为了提高N5单晶高温合金过渡液相(TLP)扩散焊接头的力学性能,采用扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)研究接头微观组织,以及TLP扩散焊过程中基体组织的变化。结果表明,接头由连接区和基体区所组成,未发现明显的扩散区特征。连接区由等温凝固区和快速凝固区组成。快速凝固区主要是由接头中心的硼化物、γ和γ'相的三元共晶,及靠近等温凝固区的γ和γ'相二元共晶组成。快速凝固区可以通过延长保温时间的方法予以消除。TLP扩散焊过程对基体组织有重要影响。随着焊接温度升高、焊接时间延长,基体内的γ'相尺寸增加。

SiC纤维增强钛基复合材料过渡液相扩散焊接头组织研究

针对S iCf/TC4钛基复合材料,进行其过渡液相扩散焊试验,并进行接头组织研究。结果表明:在试验条件下,采用自制的纤维+TiZrCuN i合金的复合中间层,通过合金与纤维的扩散,形成一紧密结合的界面,获得与母材接近的接头组织,实现钛基复合材料的成功连接。

单晶过渡液相扩散焊接头单晶化机理

为了探明单晶高温合金TLP扩散焊接头单晶化机理,采用扫描电镜(SEM)、背散射电子(BES)和背散射衍射(EBSD)分析接头微观组织.结果表明,接头内形成贯穿型晶界和等轴晶粒是接头无法实现单晶化的主要原因.在实际焊接过程中,应严格控制试样加工、中间层添加、装配、焊接等工序.在等温凝固阶段,液相依附于固态单晶基体以平面晶的方式外延生长,直至液相消失,界面上形成具有一致晶体取向的一块单晶,随着保温时间的延长,固态均匀化过程充分进行,冷却后将形成单晶化的接头.

铝基复合材料过渡液相扩散焊接接头金相组织

焊接材料:母材SiC/606lAl;填充材料Zn-Al-Cu;

单晶高温合金过渡液相扩散焊等温凝固动力学研究

针对航空发动机对单晶高温合金叶片高性能焊接技术的需求,采用镍基非晶箔带KNi3A对IC9单晶高温合金进行过渡液相(TLP)扩散焊接。利用扫描电镜观察接头组织,分析了工艺参数对接头组织的影响,阐明了温度对接头凝固动力学的影响机制。结果表明:温度升高一方面可以提高溶质扩散系数,另一方面会减小界面处固相中溶质浓度梯度,使扩散速率随温度升高先增大后减小,从而使凝固完成时间随温度升高先缩短后延长。研究成果可为单晶叶片焊接提供必要的理论依据,对航空发动机制造技术发展有一定的借鉴意义。

金属基复合材料过渡液相(TLP)扩散焊中间层设计的改进

为防止复合材料过渡液相(TLP)扩散焊焊缝中心区域出现增强相偏聚,归纳总结了5种中间层设计的改进方法:(1)适当减小中间层厚度;(2)采用合金型中间层;(3)加覆(镀)阻挡层;(4)中间层材质的优化;(5)减少液态金属的挤出量。评述了各种方法的优缺点。

高效焊管新工艺——金属管液相扩散焊

采用镍基非晶态箔带作中间层,在加压情况下(约几MPa)使之熔化、保温,进行了钢管瞬间液相 (TLP)扩散焊试验。结果表明,可以获得无夹杂的致密界面;接头过渡区的最终厚度显著变薄;焊后中间层主组元由焊前的Ni变为Fe;容易获得性能合格接头。值得指出的是,焊接时间约为3min,远低于手弧焊所需时间。

日本T91钢管液相扩散焊技术的研究发展

作为不锈钢的替代材料,改良型9Cr1Mo钢管T91(9Cr1MoNbVN)在电站锅炉行业的应用越来越多。介绍了日本开发的钢管液相扩散焊技术及其在T91钢管焊接方面的应用情况。与现行T91钢管的弧焊工艺相比,工艺简单的液相扩散焊技术具有无需预热、无需监控层间温度、自动化程度高、生产率高、回火处理容易等优点。

GH3230合金TLP扩散连接动力学实验研究

过渡液相(TLP)扩散连接能够获得与母材组织性能相似的焊缝,因而成为航空发动机热端部件镍基高温合金结构的重要连接技术而被广泛应用。TLP扩散连接过程中液相的等温凝固形成不含析出物的固溶体组织是TLP扩散连接机制与过程动力学的核心环节,采用自行研制的镍基非晶态中间层针对GH3230合金的TLP扩散连接过程进行了研究试验,重点分析了不同连接时间条件下TLP扩散连接焊缝区域的元素扩散和分布特征,以中间层中Co元素为示踪原子,根据GH3230合金与中间层材料中的Co元素的含量分布状态判定等温凝固阶段前的液相最大宽度及等温凝固完成时间等重要参数,结果表明:液相最大宽度为72μm,GH3230合金在1180℃的焊接温度下TLP扩散连接等温凝固完成时间大于4 h。

DD3单晶合金TLP扩散焊接头的高温拉伸性能和持久性能

为了实现DD3单晶合金叶片的优质连接,采用专为DD3设计的XH4A中间层合金,对DD3进行了TLP扩散焊试验。在1240℃/4h的规范下扩散焊,并在焊后按母材热处理制度进行固溶时效处理,可获得致密完整的DD3合金扩散焊接头,焊缝组织与母材类似,接头760℃和900℃拉伸强度达到母材性能指标,760℃和1040℃持久强度分别达到母材性能指标的90%和80%。还研究了扩散焊热循环对母材组织性能的影响,结果表明,DD3合金经1240℃/4h热循环后,再按母材标准热处理制度进行固溶时效处理,其组织和性能与标准热处理态完全相同。研究的DD3合金TLP扩散焊工艺可用于DD3合金实际叶片构件的连接。

镍基单晶高温合金TLP扩散焊影响因素研究进展

对中间层合金、焊接工艺参数和母材晶体取向差对镍基单晶合金TLP扩散焊的影响进行了详细讨论。TLP扩散焊中间层成分设计较为成熟的方式是主要合金元素与母材成分相似,并以B为降熔元素;非晶箔带中间层相对于粉状中间层成分均匀且扩散速率快,有利于提高接头性能,是最适用的中间层形式;焊接温度、保温时间、焊接压力及焊后热处理等工艺参数应根据母材和接头性能要求以及加工工序合理选择;待焊试样晶体取向差应尽量减小或消除,避免接头中杂晶降低接头力学性能。

新型高温合金的液相连接

简要介绍了粉末冶金高温合金、定向凝固高温合金、单晶合金、镍铝系金属间化合物结构材料等新型高温合金钎焊和过渡液相扩散焊（ＴＬＰ扩散焊）领域的发展现状，主要包括其钎料或中间层合金。

日本关于钢管钎压焊新技术的研发进展

自2000年以来,为取代螺纹-法兰连接与电弧焊这两种传统的现场钢管对接工艺,日本开发了一种名为钎压焊(BPW:Braze Pressure Welding)的钢管压力对焊现场安装新技术。BPW新工艺以熔点较高并能显著溶解母材的钎料为中间层,利用感应电源加热并施加较大的压力,挤出液态中间层及氧化膜等形成的夹杂物,最终在焊接面周边形成圆滑过渡的钎角,同时,在界面处实现洁净母材之间直接接触的固相压力焊接合。BPW工艺的主要优点:①无火灾危险及焊工操作技能引起的接头性能波动;②对接面错边处所形成的钎角,降低了错边引起的应力集中,增大了接合面积;③液态中间层溶解、剥离母材表面氧化膜以及氧化膜自身的球化,使液态中间层对母材表面氧化膜有自清洁作用;④与固态焊接相比,降低了所需的焊接压力与变形。BPW尤为适于在狭窄空间或易燃、易爆环境下的现场钢管对接。

液相过渡扩散焊

重点介绍液相过渡扩散焊的特点及国外近年的研究和应用情况。