高比分SiC_p/2024铝基复合材料激光原位焊接头断裂行为

以Ti-6Al-4V合金作为中间层对45%(体积分数)的SiCp增强铝基复合材料进行激光原位焊接,对比分析了不同焊接条件下的接头断裂行为.结果表明,钛夹层厚度为0.5 mm时,有利于获得成形良好、界面结合性紧密的接头.接头断裂位置位于焊缝中心,抗拉强度可达母材强度的50%,此时的断裂机制为准解理断裂;钛夹层厚度增加到0.8 mm时,焊缝中易出现气孔、未熔合缺陷,界面反应也不充分,接头断裂位置位于接头界面,抗拉强度较低,断裂机制多为脆性断裂.

SiCp/Al MMCs等离子弧原位焊接接头组织与性能

通过填充Ti,N元素对SiCp/A l基复合材料(SiCp/A lMMCs)进行等离子弧原位焊接,分析了焊缝的组织和力学性能.以氩、氮混合气体为离子气,0.8 mm厚钛片作为原位合金化材料进行原位焊接,不仅抑制了脆性相的形成,而且在焊缝中形成了TiN,TiC等新的增强相,保证了焊接接头的性能.力学性能试验结果表明,不加填充材料焊接时,试样拉伸强度仅为母材强度的31.24%;进行原位焊接时,试样强度达到母材强度的50.89%.断口主要表现为混合型脆性断口.

N_(2)在等离子弧原位焊接SiC_(p)/Al基复合材料中的作用

以0.8 mm钛片作为填充材料,采用纯氩和氮氩混合等离子气体对SiCp/Al基复合材料进行等离子弧原位焊接,分析加入的N2对焊缝成形、焊缝组织和性能的影响。结果表明,随氮气体积分数增大,焊缝熔深也相应增大:增加氮气还改善了熔池中的热循环状态和冶金反应,生成TiN、AlN等新的增强相,有效地抑制脆性相的生成,改善了焊接接头的性能。力学性能实验表明,采用Ar+N2作为离子气进行焊接时,焊缝硬度和强度都有提高。当N2体积分数约占15%时,拉伸强度达到最大值233.5 MPa。

Ti-Si对SiC_p/Al基复合材料等离子弧原位焊接性能的影响

以Ti-Si混合粉末作为填充材料,采用氮氩混合等离子气体对SiCp/Al基复合材料进行等离子弧原位焊接,分析SiCp/Al基复合材料的焊接性。结果表明,填充Ti-Si混合粉末进行等离子弧原位焊接时接头组织致密,结合较好,焊缝组织中生成了新的增强颗粒,未发现明显的针状相生成,从而有效地提高了接头的力学性能。力学性能试验表明,采用Ti-Si混合粉末进行等离子弧原位焊接所获得的抗拉强度为232.3MPa。此外探讨了焊接接头中气孔形成的机制以及应采取的相应措施。

Ti-Mg对SiCp/Al复合材料等离子弧原位焊接性能的影响

为分析SiCp/Al基复合材料的焊接性,以Ti-Mg混合粉末作为填充材料,采用氮氩混合等离子气体对SiCp/Al基复合材料进行等离子弧原位焊接.结果表明,填充Ti-Mg混合粉末进行等离子弧原位焊接时接头组织致密,结合较好,焊缝组织中生成了新的增强颗粒,未发现明显的针状相,从而有效地提高了接头的力学性能.力学性能试验表明,采用Ti-Mg混合粉末进行等离子弧原位焊接所获得的最大拉伸强度为204.7 MPa.此外还探讨了Mg在等离子弧原位焊接中的作用.

Ti-Al-Si-Mg对SiC_p/Al基复合材料等离子弧原位焊接焊缝组织和性能的影响

以填充自制药芯铝焊丝的形式向熔池内部直接添加Ti,Al,Si,Mg等金属元素,用氩氮混合等离子气体对SiCp/Al基复合材料进行等离子弧原位焊接.分析了Ti-Al-Si-Mg以及它们的氧化物对焊缝组织和性能的影响.结果表明,以Ti-Al-Si-Mg作为原位反应填充材料,可以有效抑制针状脆生相Al4C3的生成,改善熔池流动性,增加熔池内部金属的润湿性.形成了稳定的熔池,得到了以TiN,AlN,TiC,MgAl2O4和细小棒状的Al3Ti等为增强相的焊缝.焊缝组织致密结合良好,其最大抗拉强度为267 MPa.

Ti-Ni合金对SiC_p/AlMMCs等离子弧原位焊接焊缝性能的影响

以Ti-Ni合金作为填加材料,采用氮氩混合等离子气对SiCp/Al基复合材料进行等离子弧原位焊接。结果表明,填加Ti-Ni合金进行等离子弧原位焊接,在焊缝组织中生成了新的增强颗粒TiN,TiC,AlN,Al3Ti和Al3Ni,未发现明显的针状相生成,有效的抑制了脆性相Al4C3,并且接头组织致密,结合较好。Ni元素的添加,降低了SiC溶解程度,使得熔池中的结晶热显著提高,改善了熔池的流动性。同时在焊缝组织中形成了新的增强相AlNi,Al3Ni,从而有效地提高接头的力学性能。采用Ti-Ni合金进行等离子弧原位焊接,接头的抗拉强度为215.4 MPa,达到母材强度的67.3%。

SiC_p/Al基复合材料等离子弧原位焊接研究

采用等离子弧原位焊接工艺研究了SiCp/Al基复合材料的可焊性。结果表明:以Ti为合金化填充材料,以N2+Ar为离子气,可以大大减弱SiC颗粒与基体Al之间的界面反应。通过拉伸试验、显微硬度测试、金相观察、扫描电镜、X射线衍射分析,对焊接接头进行了研究。得出焊缝表面的蓝黑色薄膜状物质为AlN和Al的混合物,焊缝中心新生相为AlN、TiN和TiC。探讨了接头力学性能不高的原因,并提出了在等离子弧焊条件下提高SiCp/Al焊接接头质量应采取的措施。

Ti-Si-Mg-Al焊丝对SiC_p/Al基复合材料等离子弧原位焊接焊缝组织和性能的影响(英文)

研究Ti-Si-Mg-Al焊丝对等离子弧原位合金化焊接制备SiC颗粒/铝金属基复合材料的微观结构和力学性能的影响。以氩氮混合气体为离子气,采用Ti-Si-Mg-Al药芯焊丝作为填充材料,对焊接接头进行拉伸试验,并对宏观形态和微观组织进行分析。结果表明:以Ti-Si-Mg-Al药芯焊丝作为原位反应填充材料,可以有效抑制针状脆性相Al4C3的生成。以15Ti-5Si-5Mg-Al药芯焊丝作为填充材料时,焊接接头的最大抗拉强度为267MPa,达到退火条件下基体材料强度的83%。

SiC_p/Al复合材料的原位焊接研究现状

随着SiC_p/Al复合材料应用的日益广泛,其焊接技术也成为热点。从合金化元素入手,介绍了国内外集中适用于SiC_p/Al复合材料的原位焊接技术,主要是钛、镍、锌等元素作为合金化元素进行原位焊接的研究现状与焊接的难点。

某型电机绕组线圈外接头的一种原位焊接技术

在某船运行过程中出现电机电压不稳,经检查,发现是电机励磁绕组线圈的并头焊接出现脱焊现象。在电机不能拆出船体进行维修的情况下,火焰气焊、中频感应钎焊和电阻钎焊等多种焊接方法均因焊接设备体积大不能运进船体而不能实现线圈并头的补焊。根据现场情况,采用Sn基钎料和特制的铬铁加热,达到了Sn基钎料的钎焊温度,实现了线圈并头的焊接。

SiC_p/6061Al原位合金化焊接增强相界面微结构分析

以Al-5Ti-5Si药芯焊丝为填充材料的SiCp/6061铝基复合材料,在交流电弧超声作用下进行等离子弧原位焊接,利用TEM和HRTEM测试手段研究了焊后新生增强相与基体的微界面结构,结果表明:所有新生增强相尺寸都有所减小,并且新生相与铝存在Al3Ti(020)∥Al(002),Al3Ti[001]∥Al[100],AlN[100]∥Al[100]的位相关系。细小的Al3Ti,TiC,Si以及AlN相与基体的结合界面干净无任何反应物生成,与基体Al原子错配度低的新生相还可作为铝的异质形核核心,细化基体晶粒。焊接接头最大抗拉强度为92.69MPa,达到母材强度的62%。

基于原位合金化的SiC_p/Al复合材料等离子弧焊接

为了抑制SiCp/Al基复合材料在焊接过程中的界面反应,补充烧损元素,同时原位产生新的增强颗粒,分别以Al-Ti-Si和Al-Ti-Mg两种药芯焊丝作为填充材料,向熔池中直接添加Al,Si,Ti和Mg等金属元素,用氩氮混合等离子气对SiCp/Al基复合材料进行等离子弧原位焊接.对比分析了两种药芯材料对焊缝组织和性能的影响.结果表明:以两种药芯焊丝作为原位反应填充材料进行等离子弧原位焊接时,均可以有效抑制针状脆生相Al4C3的生成,形成了稳定熔池,得到了以TiC,TiN,AlN,Ti5Si3,MgAl2O4和细小棒状的Al3Ti等新生增强相的焊缝;焊缝组织致密结合良好,最大抗拉强度分别为232和196 MPa.

V对MGH956合金TIG原位合金化焊接接头组织与性能的影响

为改善MGH956合金TIG焊焊缝的组织与性能,采用原位合金化方法对该合金进行TIG焊接。对比不同含量V的填充材料对焊缝组织与性能的影响,并讨论了V的作用机理。OM和SEM结果表明:填充材料中添加不同含量的V后,组织出现了不同程度的细化及均匀化,当wV=1.5%时,晶粒最细、尺寸均匀,同时焊缝中的气孔量有所减少;对焊缝中的颗粒进行物相鉴定可知,除了有YAlO3,TiC和TiN颗粒生成外还有(Ti,V)C复合颗粒生成。由TEM观察显示wV=1.5%时,焊缝内的碳化物颗粒与焊缝基体结合良好,且wV=1.5%时,接头强度最高,并实现了接头断裂方式由完全脆性断裂转变为韧性断裂。

热处理对MGH956合金TIG原位合金化焊接的焊缝组织的影响

MGH956合金TIG原位合金化焊接后焊缝中合金元素易烧损,强化颗粒易聚集,研究了一种热处理方法对焊缝的组织的影响。焊接填充材料的ωV=2.0%,热处理条件为700℃保温2h后空冷。焊缝热处理后,晶界上的偏聚明显减少,在晶粒内部生成更多的细小弥散分布的颗粒,EDS分析主要为YAlO3、TiC和TiN颗粒,此外还有(Ti,V)C复合颗粒,由于VC比TiC与铁基的润湿角更小,复合颗粒与焊缝基体结合更好。通过原子探针分析,热处理后,焊缝中Y元素的偏聚减少,进而减少焊缝的气孔量,最终提高焊缝的性能。

交流电弧超声对SiC_p/6061Al焊接接头的作用机理研究

为了改善SiCp/6061Al的焊接性能,在其焊接过程中引入了电弧超声技术.应用自主研制的交流电弧超声等离子焊接设备,以自制的Al-15Ti-3Si药芯焊丝为填充材料,在不同频率的电弧超声作用下对SiCp/6061Al进行了等离子弧原位焊接,研究了电弧超声对焊接接头的作用机理.实验结果表明:电弧超声可使新生Al3Ti相明显细化;在频率30、50和60 kHz下,Al3Ti被击碎为颗粒状或块状,并均匀分布在焊缝中;在频率20、40和70 kHz下,Al3Ti被部分击碎,且沿原有位置呈纵向分布在焊缝中.分析表明,电弧超声主要通过空化效应和声流效应的综合作用对Al3Ti相的形态及分布产生影响,同时这种综合作用受到电弧超声"谐振波群"现象的影响.

Ti-Al-Ni合金对SiCp/Al基复合材料等离子弧原位焊缝性能的影响

为了分析SiCp/Al基复合材料的焊接性,以Ti-Al-Ni合金作为填加材料,采用氮氩混合等离子气对SiCp/Al基复合材料进行等离子孤原位焊接。结果表明,填加Ti-Al-Ni合金进行等离子弧原位焊接时接头组织致密,结合较好;在焊缝组织中生成了新的增强颗拉TiN、Tic、AlN、Al_3Ti、Al_3Ni,,未发现明显的针状相生成,有效的抑制了Al_4C_3。从而有效地提高了接头的力学性能。力学性能试验表明,采用Ti-Ni-Si合金进行等离子弧原位焊接所获得的最大拉伸强度为234.60MPa.

Y_2O_3对MGH956合金的TIG焊接头组织和性能的影响

采用TIG焊对1.3mm厚的MGH956合金进行原位合金化焊接,对比研究了未添加,添加质量分数为2%,4%和6%的Y2O3对焊缝显微组织及力学性能的影响。结果表明:添加Y2O3后的焊缝组织以等轴晶为主,焊缝晶粒细小均匀,没有明显的金属氧化物聚集现象,并且有新的增强相颗粒析出。Y2O3的添加不仅细化了晶粒,还提高了接头的显微硬度和抗拉强度,从而改善了焊接接头的力学性能。Y2O3添加量为4%时接头抗拉强度最高,平均抗拉强度为605MPa,达到母材的84%。

钢轨超窄间隙焊接技术的研究进展

我国已开通运营3万多公里高速铁路,除秦沈、合武客专进口部分用于对比试验的钢轨外,全部采用国内自主研发生产的具有完全自主知识产权的国产百米定尺钢轨。自铁路出现以来,钢轨的连接问题就是急待解决的头等大事,尤其是钢轨的原位焊接技术。传统的钢轨焊接技术主要有闪光焊、气压焊、电弧焊和铝热焊。其中固定闪光焊和闪光焊都需要在焊接过程中给钢轨较大的顶锻力,因此在钢轨的原位焊接上应用受限。目前钢轨原位焊接技术主要应用的是电弧焊和手工电弧焊。针对目前的钢轨原位焊接现状,提出超窄间隙焊接技术。这一技术相比手工电弧焊焊接质量更加稳定,相比于铝热焊接的质量大大提高。

Ti-Al合金对SiC_p/6061Al复合材料等离子弧焊焊缝组织的影响

以不同Ti含量的Ti-Al合金作为合金化填加材料,采用氮氩混合等离子气体对SiCp/6061Al复合材料进行等离子弧原位焊接,研究填加材料Ti-Al中Ti质量分数的变化对焊缝组织的影响。结果表明:在熔池凝固过程中,填加材料中Ti质量分数为10%时,可有效抑制有害针状相Al4C3的生成;随填加材料中Ti质量分数的降低,焊缝中未出现脆性相Al4C3,组织中颗粒相的形貌发生较大变化,Al3Ti相的形状由粗大块状变为细长针状,并且数量大为减少;焊缝中其余增强相的尺寸均变得较为细小。