WE43/Zn/1060异种金属搅拌摩擦焊接头组织及性能研究

Mg/Al异种合金搅拌摩擦焊(friction stir welding,FSW)存在相容性差、接头易形成脆性金属间化合物等问题,Zn作为中间层对改善接头中脆性金属间化合物的成分及含量有重要影响。以WE43稀土镁合金和1060铝合金为研究对象,选焊接进给速度为50 mm/min、转速为1050 r/min、Zn夹层厚度为0.05 mm,进行异种合金搅拌摩擦焊试验。用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、硬度及拉伸测试等对焊接后接头的显微组织和力学性能进行研究。结果表明:添加Zn后焊缝表面无宏观变形、裂纹等缺陷;接头形成细小的Mg-Zn脆性金属间化合物Al_(5)Mg_(11)Zn_(4)、Mg-Zn,代替了无Zn接头中的Mg-Al脆性金属间化合物Al_(3)Mg_(2)、Al_(12)Mg_(17),减少了Mg-Al脆性金属间化合物的生成,从而改善接头中脆性金属间化合物(IMC)的种类与数量,添加Zn的FSW接头静载拉伸断口为脆-韧混合断裂,代替了无Zn接头的脆性断裂。因此,Zn为中间层可减少接头脆性金属间化合物的产生,提高接头的伸长率、抗拉强度等。

铝和钢异种金属焊接发展现状

对近年来铝钢焊接的各种常见的焊接方法(压焊,搅拌摩擦焊接,钎焊,熔焊)进行综述,认为铝钢的异种材料焊接关键在于对金属间脆性化合物层进行控制。详细介绍了压焊,钎焊在控制化合物层厚度上的优势。指出各种焊接方式在实际生产中的不足,并对铝钢焊接研究方向进行展望。

银中间层对钢/铝激光双道焊接头组织与性能的影响

对钢/铝接头直接采用激光焊接时,接头极易产生脆性Fe-Al金属间化合物。针对该问题,采用激光双道焊接方法研究了银中间层对304不锈钢/6061铝合金焊接接头微观组织及力学性能的影响。结果表明,预置银为中间层,采用双道激光焊接工艺,焊后接头成形良好;组织分析表明,焊缝区域明显分为靠近铝侧的区域A和靠近钢侧的区域B,区域A由富银相和富铝相混合组成,区域B由纯银(区域B1)和奥氏体相(区域B2)组成。此外,焊缝中未出现脆性Fe-Al金属间化合物。力学性能测试结果显示,断裂发生在接头处的纯银区,抗拉强度为175.59 MPa,断后伸长率约为3%。

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。

镀锌钢-6016铝合金激光焊接组织性能与第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算Fe8Al8及(Fe7X)Al8(X=Pb,Sn,Ti,Cu,Mn,Si,Zn)超胞模型的弹性模量与电子结构,在分析合金化元素改善FeAl金属间化合物力学性质的基础上,选取降低脆性效果较好的Cu和最好的Pb,对1.2 mm厚DC56D+ZF镀锌钢和1.15 mm厚6016铝合金平板试件进行加入中间夹层Cu和Pb的激光搭接焊试验。结果表明:FeAl金属间化合物为脆性相,其电子结构根源在于Fe的sd态与Al的sp态存在电子轨道杂化,为明显的共价键特征;FeAl合金化后,脆性降低,相应脆性由低到高的顺序为(Fe7Pb)Al8、(Fe7Sn)Al8、(Fe7Ti)Al8、(Fe7Cu)Al8、(Fe7Mn)Al8、(Fe7Si)Al8、(Fe7Zn)Al8、Fe8Al8,Pb合金化降低脆性效果最好,激光搭接焊加入中间夹层Pb,钢侧母材与焊缝界面区由母材侧较大晶粒和焊缝的细小晶粒交错形成,熔池金属与母材铝之间没有明显的分界线,焊接接头界面熔合良好;与未加夹层相比,加入中间夹层Cu和Pb后,焊接接头力学性能提高,其中Pb的作用优于Cu的,试样断口均具有韧性断裂特征。

无铅焊料的电迁移效应及规避

电子产品的微型化和多功能化发展显著增大了封装焊点的电流密度,也加剧了电迁移引起的焊点失效问题。本文论述了无铅焊料的电迁移失效的物理机制及从布线几何形状、热效应、晶粒大小、介质膜等方面说明电迁移的影响因素,介绍了电迁移的危害,进而从结构设计、焊接工艺和材料的选择等方面分析了抑制电迁移的措施。

Ta1与0Cr18Ni9薄板的储能焊试验

采用电容储能焊方法对Ta1与0Cr18Ni9薄板进行点焊连接,分析了直接点焊与添加高熵中间层的钽/钢接头组织与性能.结果表明,溶质截流效应可有效抑制快速凝固熔核中脆性金属间化合物产生,实现钽/钢的储能焊接.Ta1/0Cr18Ni9的直接点焊接头中熔化区集中于钢板一侧,呈双曲回转形,熔核中心出现一直径约0.2mm近圆形气孔,在钽与钢的结合界面处有少量Fe5Ta3与Cr2Ta金属间化合物产生;添加高熵合金中间层的点焊接头,由比较规则的近半扁球状熔核及熔核向基体过渡的熔合区组成,熔核具有简单固溶体结构,组织均匀致密,主要由柱状晶组成.在相同的参数条件下,钽/钢直接焊接头接头抗剪强度为239MPa,添加高熵合金中间层的钽/钢接头抗剪强度可达374MPa.

NiTi合金的异种激光焊接研究进展

NiTi合金因其具有优异的形状记忆效应及超弹性,广泛应用于航空航天、医疗器械、电子行业等领域。在使用过程中,不可避免地涉及到与异种金属材料如不锈钢、Ti6Al4V、MP35N、纯铜等材料连接,而与这些材料之间连接最关键的问题是接头脆性金属间化合物、形状记忆效应及超弹性的控制,激光焊接是目前NiTi合金焊接中最受关注的技术之一。全面总结了近年来国内外在NiTi合金异种激光焊接方面的研究进展,为后续研究工作的开展提供指导和借鉴。

Formation of interfacial brittle phases sigma phase and IMC in hybrid titanium-to-stainless steel joint

The microstructures of the brazed joints for commercially pure Ti and stainless steel were investigated by the applications of various filler alloys including Ag-, Ti-, Zr- and Ni-based alloys. Generally, the dissimilar joints between Ti and stainless steel were dominated by the Ti-based intermetallic compounds （IMCs）, e.g. （Ti, Zr）2（Fe, Ni）, TiFe, TiCu, and Ti2（Fe, Ni）, due to a significant dissolution of Ti from the base metal. The （Fe-Cr） cr phase was also observed near the stainless steel due to a segregation of Cr into the interface region. This research demonstrates empirically that the brittleness of the Ti and stainless steel joint can not be avoided only by applying single braze alloy or single insert metal, and thus an introduction of additional suitable interlayer between the filler alloy and the base metal is necessary to prevent the brittleness of the joint.