Ag-Cu-Ti活性钎料热力学分析

在陶瓷与金属的活性钎焊连接技术中 ,Ag -Cu -Ti合金是研究和应用最多的钎料之一。合金组元Ti的活度是影响钎料 /陶瓷界面反应的关键因素 ,对钎料与陶瓷的润湿性和连接能力起着重要的作用。作者借助热力学对Ag -Cu -Ti活性钎料进行了热力学分析 ,重点分析了Ti的热力学活度及其与组分浓度之间的关系 ,计算了各组分之间的相互作用参数。分析和计算结果表明 ,Ti的活度随着Cu含量的增加而减小 ,随着Ag含量的增加而增大 ;Ag与Ti之间存在较大的排斥作用 ,两者的相互作用参数为 32 .83kJ/mol;而Cu与Ti之间存在强烈的吸引作用 ,其相互作用参数为 - 16 .14kJ/mol;Ag -Cu -Ti合金中添加某些与Cu的结合力大、与Ti的结合力小、且与合金组元不形成高熔点化合物或脆性相的合金元素 。

WC硬质合金颗粒堆焊烧损的机理

采用扫描电镜、X射线衍射及电子探针等测试分析手段 ,研究了WC硬质合金堆焊过程的熔化烧损特征和机制。试验结果表明 ,堆焊过程中不可避免WC硬质合金的烧损 ,烧损的基本特征是硬质合金边缘的粘结相熔化、碳化物颗粒的增大、单晶WC之间的间距增加。硬质合金烧损形式主要有颗粒边缘熔化、溶解烧损、合金元素的扩散和反应烧损。硬质合金烧损的机理为硬质合金边缘的碳化物产生分解 ,与胎体金属之间发生元素扩散 ,形成具有一定浓度梯度的扩散层 ,扩散层外沿原子浓度高的区域发生组织变化 ,形成新的化合物 ,降低硬质合金的性能。烧损的程度与硬质合金的种类、粒度。

氧化铝基复合陶瓷-金属钎焊界面的热应力

用Ag-Cu-Ti钎料钎焊SiCw/Al2O3复合陶瓷和金属时,陶瓷与钎料发生化学反应,在陶瓷表面形成由TiO、TiC等物相组成的反应层。采用有限元法,对SiCw/Al2O3复合陶瓷/反应层界面的热应力进行了计算。结果表明,复合陶瓷/反应层界面的残余应力变化急剧,最大拉应力位于晶须、基体和反应层交界处;晶须内部及其表面存在较高的双向压应力,Al2O3基体主要承受垂直于界面的拉应力;SiC晶须/反应层界面及其附近的反应产物TiC内具有较高的平行于界面的拉应力,当连接界面承受剪力作用时,SiC晶须/反应层界面和TiC处极易破坏。借助TEM和SEM观察了复合陶瓷/反应层界面区的精细结构和剪切断口形貌,并利用计算结果对观察到的现象进行了分析。

氧化铝基陶瓷/金属系统的润湿性研究

本文采用座滴试验技术研究了氩气保护条件下Ag-Cu-Ti系钎料对氧化铝基陶瓷的润湿性,探讨了钎料成分、保护气氛以及陶瓷材质对润湿性的影响规律。随着钎料中Ti含量的增加以及保护气氛中氧含量的减少,Ag-Cu-Ti钎料的润湿性提高;钎料中加入少量的Sn-Bi或稀土镁时,Ag-Cu-Ti钎料的润湿性明显改善;陶瓷材料中某些不稳定、易挥发的组分对钎料/陶瓷系统的润湿性有不利的影响。

陶瓷与金属的连接

陶瓷／金属连接技术近年来得到迅速发展，开发连接技术有许多难题要克服。陶瓷与金属界面如何形成化学结合是最关键的问题之一，活性金属钎焊法可用于解决这一问题并能获得高质量接头。构造合适的中间层以减少陶瓷／金属热膨胀不匹配造成的热应力是另一个关键总是 金属中间层和软金属／低膨胀硬金属复合中间层是两种有效的中间层。

氩弧原位合成TiC颗粒增强Fe基复合层

通过在Fe基自熔合金粉末中添加一定比率的强碳化物形成元素Ti及石墨,采用氩弧熔敷法在中碳钢基体上制备原位形成的TiC颗粒增强Fe基合金复合涂层。利用扫描电镜、电子探针、X射线衍射和图像分析系统,对熔敷层显微组织及其影响因素进行了观察与分析。研究结果表明,利用氩弧熔敷技术,可以原位形成细小、弥散分布的TiC颗粒;TiC颗粒沿熔敷层深度呈梯度分布。通过调整预置涂层的厚度、熔敷工艺参数以及石墨的加入量,可以调整控制熔敷层的成形及组织与性能。

双丝电弧焊研究现状及进展

主要介绍了多丝尤其是双丝电弧焊的分类,对双丝三弧焊、串列双丝焊、双丝预热填丝焊、并列双丝焊、串联双丝焊等焊接方法的特点作了简要介绍。阐述了双丝焊的研究现状,对双丝焊的优点及其应用、双丝焊设备进行了分析与总结。

TiC-VC免预热耐磨堆焊焊条

采用H0 8A焊芯 ,钛铁、钒铁、人造金红石和石墨等药皮组分 ,研制了新型耐磨、免预热堆焊焊条。通过扫描电镜 (SEM)、能谱分析 (EDAX)、磨粒磨损试验、焊条工艺性能试验以及硬度测试 ,系统地研究了焊条药皮组分对堆焊层耐磨性、抗裂性、工艺性能及堆焊层组织结构的影响。试验结果表明 ,通过电弧高温冶金反应 ,,药皮中Fe -Ti、Fe-V与石墨反应生成TiC、VC硬质相 ,并弥散分布于低碳马氏体 +残余奥氏体的基体上 ,堆焊层具有良好的耐磨性和抗裂性 ,焊前不预热 ,连续堆焊堆焊层不产生裂纹。Fe-Ti、Fe -V与石墨的加入量对堆焊层耐磨性、硬度以及工艺性能影响很大 ,随着钛铁、钒铁、石墨量增加 ,堆焊层硬度、耐磨性增加。但药皮中钛铁超过 18%后焊条工艺性能变差 ,石墨超过 12 %后 。

焊接电流对双丝间接电弧焊电弧特性的影响

主要研究了焊丝伸出长度对焊接电流、电弧电压以及焊接电流对双丝间接电弧气体保护焊电弧特性的影响。结果表明,随着焊丝伸出长度的增加,焊接电流减小;双丝间接电弧气体保护焊负极焊丝的熔化速度随着焊接电流的增加而明显增大,正极焊丝的熔化速度随焊接电流的增加而缓慢增大,两者均随着电弧电压的增加而减小;随着焊接电流的增大熔滴变细;双丝间接电弧气体保护焊有多种电弧形态。

双丝间接电弧氩弧焊的熔滴过渡

采用氙灯背光高速摄像系统及示波器对双丝间接电弧氩气保护焊的熔滴过渡及其对应的电压、电流波形进行了研究。结果表明,双丝间接电弧氩弧焊焊接电流与电弧电压的不同匹配选择,熔滴具有短路过渡、大滴过渡、混合过渡、射滴过渡、射流过渡等不同过渡形式。随着焊接电流的增大熔滴尺寸减小,熔滴细化,随电弧电压的增大,熔滴尺寸减小。熔滴过渡形式与电压、电流的波形之间有很好的对应关系。

TiC-VC颗粒增强Fe基熔敷层组织与耐磨性能

以H08A为焊芯，以钛铁、钒铁和石墨等为药皮组分，利用焊接电弧高温冶金反应，在Q235基体上制备TiC-VC复合超硬颗粒增强Fe基熔敷层。利用扫描电镜、X射线衍射仪、透射电镜、能谱分析仪及磨损试验，研究了熔敷层的组织、性能及组分加入量对熔敷层性能的影响。研究结果表明：冶金反应形成的TiC-VC颗粒尺寸细小，且弥散分布在基体上；熔敷层硬度在HRC55以上，具有很高的耐磨性和良好的抗裂性；钛铁、钒铁及石墨加入量（质量分数）分别为15％～18％、12％～14％和8％～10%时，熔敷层具有良好的耐磨性能和抗裂性能。

激光熔覆TiCp/Ni基合金复合涂层的显微组织与性能

应用激光熔覆技术在45钢表面熔覆了TiCp增强Ni基合金复合涂层,通过SEM、TEM分析以及磨损试验,研究了复合涂层的组织及摩擦学特性。研究结果表明,TiC颗粒在熔覆层中发生部分溶解和重新析出;在凝固应力作用下,TiC颗粒与粘结金属界面之间存在孪晶和位错。熔覆层与基体形成交互扩散区,在该区中发现(Fe,Cr)23C6碳化物,同时还存在大量的α和γ微晶。涂层局部区域存在Ni-Si-B-RE非晶物相。稀土氧化物不能显著地提高复合涂层显微硬度,但能明显地减小复合涂层的摩擦因数,显著提高涂层的耐磨性。TiC质量分数为50％时,熔覆层具有最佳耐磨性。

TiC-VC耐磨堆焊焊条

利用药皮中的石墨、钛铁、钒铁、金红石等组分 ,通过电弧冶金反应生成了具有高显微硬度的TiC、VC等碳化物 ,探讨了焊条药皮组分石墨、钛铁、钒铁等的含量对焊条工艺性、抗裂性及堆焊层硬度的影响 ,利用X射线衍射、扫描电镜 (SEM )和电子探针 (EMPA)对堆焊层显微组织 ,TiC、VC等碳化物的分布以及断口形貌进行了分析 .研究结果表明 ,堆焊层组织为低碳马氏体 +残余奥氏体 +碳化物 ,碳化物极弥散分布在低碳马氏体基体上 ,断口为准解理断裂 ;堆焊层具有较高塑韧性 ,焊前不预热 ,焊后不缓冷连续堆焊不产生裂纹 ;堆焊层硬度达到HRC5 5以上 ,具有高的耐磨性 ,相对耐磨性优于D6 6

双丝间接电弧焊的电弧形态

用高速摄像系统及示波器对双丝间接电弧气体保护焊的电弧形态进行了研究。结果表明,双丝间接电弧气体保护焊在两丝端部形成电弧,其电弧本质仍然是气体放电的一种表现形式。焊接电流、电弧电压及两焊丝交点与工件间距离对电弧形态产生较大的影响,随焊接电流的变化,电弧形态会发生不同程度的集中与分散的变化;电压越大电弧越明亮电弧的形体也越大;两丝交点与工件间距离越小,电弧越集中并且变得短而亮。燃烧过程中电弧电压随时间而周期性变化,相应的电弧形态也随着时间发生周期性变化,电弧电压与电弧形态间有很好的对应关系。

锤击消除焊接接头残余应力的数值模拟

建立锤击作用的有限元数学模型，利用该模型对白口铸铁焊补时锤击消除焊接残余应力进行实例分析。结果表明，在合适的焊接规范和工艺下，锤击不仅能有效地消除白口铸铁焊缝部位的应力，而且能促进热影响区拉伸残余应力的释放，甚至可以获得一定值的压应力。当在８４０℃～３６０℃温度区间进行锤击时，可以获得最佳效果。

先进摩擦焊接技术的开发与应用

先进摩擦焊接技术具有巨大的开发潜力,是适应环境的21世纪材料加工制造技术,它主要包括线性摩擦焊、摩擦堆焊、搅拌摩擦焊和摩擦塞焊。本文综合介绍了上述几种先进摩擦焊接技术的工艺特点及应用发展趋势。

Ti(C_(0.3)N_(0.7))/铁基复合耐磨熔覆层激光熔覆

用高能集中的二氧化碳激光束作为诱导热源，在普通低碳钢0235基材上熔覆了含有碳氮化钛增强粒子的铁基熔覆层，用光镜、扫描电镜、X射线衍射、电子探针等手段对复合熔覆层中的粒子成分、形貌、大小进行了分析，并采用光学显微硬度计对复合熔覆层的显微硬度进行了测试。结果表明，加入的颗粒状TiN与石墨粉在激光熔覆过程中发生了反应，原位生成了新的颗粒状强化相Ti（C0.3N0.7）。在熔覆层中Ti（C0.3N0.7）的形貌特征多呈尺寸不等近似菱形颗粒及其它不规则形状，大小在0．1～5μm之间，弥散分布。新Ti（C0.3N0.7）颗粒相的生成使得熔覆层得到了强化，熔覆层的显微硬度达到600～700 HV0．2。

磁场对双丝间接电弧形态的影响

对双丝间接电弧在自身磁场及外加磁场变化的情况下,电弧形态随磁感应强度值的变化规律进行了研究.自身磁场变化通过改变两焊丝夹角角度实现,外加磁场由励磁线圈产生,对间接电弧施加横向及纵向磁场,磁场强度利用特斯拉计测出,并借助高速摄像系统对磁场变化时的电弧形态进行拍摄.研究表明,通过改变两焊丝夹角及施加横向磁场的方式,可使两焊丝所夹区域内外磁场强度之差变大,使得电磁力的外扩作用增大,电弧变细长;施加纵向磁场时,电弧在与两焊丝垂直的平面内发生偏转,其偏转程度随纵向磁场强度增加而增加.

双电极焊条单弧焊工艺

介绍了双电极焊条单弧焊工艺。该工艺工件不接电源,电弧在双电极焊条相互绝缘的两个焊芯之端部形成,电弧可在离工件不同距离的空间进行引弧和燃烧,两极性斑点分别在两焊芯上,主要利用熔滴携带热量和弧柱热量熔化母材。双电极焊条两芯间距是控制电弧电压的最重要因素,焊接时调节双电极焊条与工件间距离对电弧电压影响很小,随焊接电流增大,电弧电压略有升高。用药皮重量系数为45.6%的2×φ4mm钛钙型双电极焊条,在两芯间距为1.2～1.7mm,焊接电流为180～220A的条件下进行焊接可获得具有良好焊缝成形和力学性能的焊缝。

双电极焊条单弧焊的电弧特性

针对双电极焊条单弧焊焊接新工艺 ,作者研究了其电弧静特性和双电极焊条的熔化特性 ,并用高速摄像机对双电极焊条单弧焊的电弧形态进行了研究。结果表明 ,双电极焊条单弧焊具有上升的电弧静特性 ,静特性曲线随两焊芯间距的增大而上移 ;在两焊芯间距合适的情况下 ,双电极焊条阴、阳极熔化速度可以保持一致 ,故双电极焊条单弧焊可使用交、直流电源 ,其熔化速度比单芯焊条的大并随焊接电流的增大和两焊芯间距的减小而增大 ;双电极焊条单弧焊电弧有多种形态。