Ti2AlNb／GH4169真空扩散连接初步研究

在950℃、5MPa、1h的工艺条件下,分别添加Mo、Ta、Nb箔做中间层,对Ti2AlNb与GH4169真空扩散连接工艺进行了研究。利用扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等方法对焊接接头成形机理进行了分析。结果表明,以Mo做中间层时接头开裂;以Ta、Nb做中间层时形成完整接头,其中,Ta或Nb中间层与Ti2AlNb连接良好,而与GH4169界面出现裂纹。

TiAl金属间化合物与42CrMo钢的真空扩散连接

对TiAl金属间化合物与 4 2CrMo钢进行了真空扩散连接。采用扫描电镜对连接接头的显微组织和成分分布进行了初步地分析。研究发现 ,母材与中间层发生了扩散反应 ,采用加入中间层的真空扩散连接TiAl金属间化合物与 4 2CrMo钢具有良好的可焊性。

高温合金GH4169真空扩散连接工艺

采用真空直接扩散以及加镍中间层对高温合金GH4169进行了连接,阐述了扩散连接工艺参数对接头界面和接头力学性能的影响,以孔隙的多少作为评价指标来说明工艺参数对接头的影响.GH4169的直接扩散连接,升高加热温度、延长保温时间和增大连接压力均会不同程度的使界面的孔隙数目减少、尺寸变小.连接温度1 100℃,保温时间90 min,连接压力40 MPa时,扩散孔隙基本消失,接头平均抗拉强度达到658MPa.采用镍中间层对GH4169进行扩散连接,接头塑性得到改善,接头抗拉强度得到明显提高;连接温度990℃,保温时间75 min,连接压力15 MPa时,接头抗拉强度达到840 MPa.

真空扩散连接CLAM钢接头的微观组织与性能

将CLAM钢采用真空扩散连接工艺进行连接后,观察分析采用不同连接温度和保温时间连接的接头微观组织,通过拉剪试验对接头的剪切强度进行评测。结果表明:在合适的连接温度和保温时间下用真空扩散连接的方法可以实现CLAM钢的可靠连接(结合率大于90%),接头剪切强度可达648MPa。

CuCr/1Cr18Ni9Ti双金属复合材料的真空扩散连接

采用真空扩散连接法制备了CuCr/1Cr18Ni9Ti双金属复合材料,研究了熔铸温度对结合区组织形貌、界面反应层宽度和界面区域显微硬度的影响。结果表明,在1090℃下连接的CuCr/1Cr18Ni9Ti复合材料界面析出相颗粒的尺寸和分布最均匀,反应层也最宽,界面反应层的显微硬度呈现"凸起"趋势。

Cu/Al异种材料真空扩散连接研究

采用真空扩散连接工艺对Cu/Al异种材料进行连接,焊后利用扫描电镜和EDS对焊接接头的微观组织及元素扩散行为进行了研究。在焊接温度为540℃、扩散时间为60 min、焊接压力为5MPa的工艺下,焊接接头最高抗拉强度为185MPa。

铜-不锈钢真空扩散连接工艺及界面微观结构

采用电镀工艺,在纯铜基体表面制备出约2.74μm的单质Au镀层,在950℃,1 MPa压力下实现了铜与不锈钢的真空扩散接合,并与铜-钢直接连接接头进行界面显微结构对比。试验结果表明:在直接连接800℃时结合界面钢侧存在明显的元素沿晶界扩散现象,接头抗剪强度158 MPa,约为铜母材强度的86%;添加单质Au镀层中间层时,有效改善了铜与不锈钢连接,钢侧存在合金液相沿晶界润湿、渗透现象,且在铜侧生成宽约60μm白亮色互扩散区,EDS分析表明,其由固溶一定量Cu的Au3Cu相和Cu(Au)固溶体两部分组成,宽度均约30μm,接头强度与铜母材等强,优于直接连接。

表面毛化不锈钢与纯铝的真空扩散连接

采用冷金属过渡技术(CMT)对不锈钢表面进行毛化,在其表面制备高度为3 mm、分布密度为9个/cm2的毛刺,毛刺中心横向及纵向间距均为3 mm.研究其与纯铝进行真空扩散连接接头的界面组织和性能,分析不同保温时间对接头组织和性能的变化规律.结果表明,在扩散连接温度为600℃,保温时间为60 min,压力为3 MPa的工艺条件下,表面毛刺刺入铝母材内部,使得表面氧化膜有效去除,接头形成连续的Fe2Al5+Fe Al3界面反应层,相比不锈钢与纯铝的直接真空扩散连接,接头拉剪强度显著提高.此外,在扩散连接温度一定时,随保温时间的增加,反应层厚度增加,接头拉剪强度呈现先增大后减小的变化趋势.

VCrAl_(1.21)Ni_(0.93)Co_(1.85)高熵合金中间层真空扩散连接TC4钛合金和T2铜

根据伪二元合金设计策略和共晶高熵合金设计理念,设计并制备了VCrAl_(1.21)Ni_(0.93)Co_(1.85)共晶高熵合金中间层用于真空扩散连接TC4钛合金和T2铜,研究了不同连接温度对TC4/T2扩散连接接头微观组织和力学性能的影响规律.结果表明,所有接头界面结合良好无缺陷产生,在TC4侧的连接界面附近发生了部分相变,由α-Ti向β-Ti进行转变,并且形成了部分魏氏体组织.Ti_(2)(Co,Ni),Ti_(2)(V,Cr,Al),Ti(V,Cr,Co)和(V,Cr)(Al,Ni,Co)相形成在TC4/VCrAl_(1.21)Ni_(0.93)Co_(1.85)界面上,而VCrAl_(1.21)Ni_(0.93)Co_(1.85)/T2界面上形成了(V,Cr)(Al,Ni,Co)和(V,Cr)(Cu,Ni,Co)_(3)相.界面上形成高熵微观组织结构起到高熵固溶强化作用,扩散层Ⅰ和Ⅱ对应的生长激活能分别为229 kJ/mol和191 kJ/mol,接头抗剪强度在880℃时达到最大为194 MPa,接头主要沿着BCC基体相和B2相交替位置断裂,断口表面出现河流花样特征,属于一种典型的解理断裂模式.

多层316L不锈钢板真空扩散连接研究

实现了150层316L不锈钢板的真空扩散连接,通过拉伸测试和金相观察,得到了接头力学性能和界面组织特征。结果表明,高温退火后母材的屈服强度和拉伸强度明显下降,断后伸长率显著提高。相较于高温退火后母材的力学性能,垂直试样的屈服强度高,但拉伸强度和断后伸长率低;平行试样屈服强度高,拉伸强度与母材相当,断后伸长率低。室温和高温垂直/水平拉伸试样均呈现出典型塑性断裂特征。接头顶部、中部和底部等各区域扩散连接质量良好,界面组织特征相似。

QAl10-4-4/TC6双金属连接界面组织与力学性能分析

铜合金/钛合金双金属材料能发挥各自的性能优势,兼具轻质、耐磨、高强等优异性能。本文通过真空热压扩散法连接QAl10-4-4铝青铜和TC6钛合金,并采用显微组织观察和剪切强度测试等方法,研究了直接连接和添加AgCuZnCd连接的QAl10-4-4/TC6双金属的界面组织和力学性能,探究了连接参数与中间层对QAl10-4-4/TC6双金属连接质量的影响规律,分析了双金属界面过渡层形成机理,建立了连接工艺-界面组织-力学性能的内在关联。结果表明:直接扩散连接的QAl10-4-4/TC6双金属连接质量较差,生成的金属间化合物导致界面上生长了贯穿长裂纹,剪切强度仅有21 MPa;添加AgCuZnCd连接QAl10-4-4/TC6双金属后界面金属间化合物减少,当连接温度为850℃时,界面剪切强度最大为178.19 MPa,温度超过850℃时,双金属界面强度迅速降低。

低活化马氏体钢真空扩散焊接工艺

在不同工艺参数下对低活化马氏体钢进行真空扩散焊接试验,通过比较试样显微组织形态、界面结合率及抗拉强度,探究焊接温度、焊接压力对接头组织演化及力学性能的影响.结果表明,马氏体组织在扩散焊接过程中发生了奥氏体化现象,且焊接温度越高时,奥氏体化程度越高;在一定范围内,提高焊接温度及焊接压力均可增强原子的自扩散效果,从而提升焊缝接头的力学性能,其中焊接温度1 000℃,焊接压力20 MPa,保温时间120 min参数下焊接试样的抗拉强度达到1 013 MPa,焊接面结合状况良好.

YG8与TA15真空扩散焊

采用ANSYS软件对YG8与TA 15真空扩散焊接头残余热应力进行三维瞬态有限元数值模拟,验证了Cu作为中间层材料在缓解YG8/TA15接头热应力方面的作用。在焊接温度为860℃与880℃,压力为5 MPa,扩散焊时间为60 min的条件下,进行YG8与TA15的真空扩散焊,分析了YG8与TA15连接界面的微观组织形貌。结果表明,YG8/Cu界面呈一条深色曲线,结合良好;而TA15/Cu界面生成呈层状分布的脆性Ti-Cu金属间化合物,将会影响到接头的整体性能,故对其在结合界面的体积与分布状态必须予以控制。

硬质合金与钛合金真空扩散焊工艺研究

通过对硬质合金(YG8)与钛合金(TA15)异种材料焊接工艺问题的分析,采用塑性较好的Cu作为中间层来缓解TA15/YG8的接头热应力。在焊接温度为860℃,压力为5MPa,扩散焊接时间分别为10,20,30,50,60min的条件下,研究YG8与TA15的扩散焊工艺,分析了YG8与TA15连接界面的原子扩散机制、反应相生成及其分布规律。结果表明,YG8/Cu界面呈一条亮线,结合良好,而TA15/Cu界面由于生成层状分布的脆性金属间化合物而出现裂纹,剪切试验时接头也是在此界面断开。在扩散焊接时间为60min时接头抗剪强度达到116MPa,为硬质合金与钛合金复合构件的生产应用提供了理论研究基础。

挤压态AZ61镁合金真空扩散焊接试验研究

采用再结晶退火的方式,细化挤压态AZ61镁合金晶粒,并将细化后的镁合金进行真空扩散焊接研究。剪切强度试验结果表明,在连接压力为10MPa和真空度为18Pa的条件下,扩散温度为470℃、保温时间为90min时可得到最大剪切强度51.95MPa。试验分析表明,扩散温度和保温时间是扩散焊接接头性能的主要影响因素。对扩散焊接头及其周围区域进行显微硬度测量发现,焊缝处的显微硬度最大,偏离焊缝沿母材方向的显微硬度逐渐减小。

AZ31镁合金脉冲加压扩散连接

采用脉冲加压真空扩散连接工艺对AZ31镁合金进行连接。实验结果表明:脉冲加压真空扩散连接工艺可行,在施加5～8MPa的脉冲压力,在450℃保温90min的工艺条件下,其接头的抗拉强度最高达36 MPa,断口形貌呈现脆性断裂特性。

连接温度对Cu/Al扩散连接的影响

采用真空扩散连接工艺对Cu/Al异种材料进行连接实验,研究连接温度对焊缝微观组织及力学特性的影响。利用SEM对接头剖面的微观组织进行表征;在拉伸试验机上测试接头拉伸强度,并对断口形貌进行SEM分析。结果表明:采用真空扩散连接工艺可以实现Cu/Al异种材料的有效连接;随着连接温度的升高,接头的抗拉强度随之提高,当连接温度为540℃,接头抗拉强度最高达到185 MPa;拉伸断口形貌具有明显的脆性断裂特征。

挤压态AZ61镁合金/7075铝合金真空扩散焊接试验研究

对采用再结晶退火方式细化的挤压态AZ61镁合金和7075铝合金进行真空扩散焊接研究。剪切强度试验结果表明,在固定压力为10 MPa和真空度为18 Pa下,影响扩散焊接头性能的主要因素为扩散温度和保温时间。扩散焊接头界面处呈现三个区域,焊缝处的铝侧显微硬度最大,由扩散区向母材方向,显微硬度逐渐减小。

硬质合金与钛合金真空扩散焊工艺研究

通过对硬质合金（YG8）与钛合金（TA15）异种材料焊接工艺问题的分析，采用塑性较好的Cu作为中间层来缓解TA15／YG8接头热应力。在选取焊接温度为860℃，压力为5MPa，以及扩散焊时间分别为10、20、30、50、60min的条件下，研究YG8与TA15的扩散焊工艺，分析了YG8与TA15连接界面的原子扩散机制、反应相生成及其分布规律。结果表明，YG8／Cu界面呈一条亮线，结合良好，而TM5／Cu界面由于生成层状分布的脆性金属间化合物而出现裂纹，剪切试验时接头也是在此界面断开。在扩散焊时间为60min时接头剪切强度达到116MPa。

夹具材料对00Cr18Ni10N不锈钢扩散连接接头耐蚀行为的影响

为了优选出合理的夹具材料用于制备00Cr18Ni10N超低碳奥氏体不锈钢真空扩散连接接头,分别采用中性盐雾腐蚀试验方法和电化学阻抗谱(EIS)测试方法对比研究了氮化硼与石墨夹具材料对00Cr18Ni10N钢扩散连接接头在Na Cl腐蚀环境中的耐蚀行为。研究结果表明:采用氮化硼夹具制备的00Cr18Ni10N不锈钢扩散连接接头保持了与基材接近的耐蚀性能,未发生点蚀和晶间腐蚀;使用石墨夹具制备的00Cr18Ni10N不锈钢扩散连接接头的耐蚀性能比基材显著降低,出现了较为严重的晶间腐蚀现象。电化学测试表明:采用石墨夹具制备的连接接头试样自腐蚀电流密度比不锈钢基材和采用氮化硼夹具制备的连接接头试样高一个数量级,其表面阻抗较基材低两个数量级。原因归于使用石墨夹具制备不锈钢扩散连接接头时,石墨夹具的碳原子扩散到不锈钢表层形成了碳的过饱和固溶体,而在随炉冷却过程中碳与铬及铁在晶界形成了碳化物(Cr Fe)7C3,造成不锈钢表层出现晶间贫铬现象,促进了晶间腐蚀的发生,进而导致该区域耐蚀性能降低。