基于焊缝金属高熵化的钛/钢焊材设计与制备

依据焊缝金属高熵化技术思路设计焊材成分,采用真空电弧熔炼、急冷快速凝固制备高熵合金焊材,以期获得简单固溶体微结构的高熵合金焊缝,提高钛/钢焊接接头力学性能。结果表明,焊缝高熵化的技术可有效抑制焊缝脆性金属间化合物产生,有利于钛/钢熔化焊接头性能的提高。应用真空电弧熔炼,单辊急冷快速凝固技术制备的高熵合金焊材组织细密,成分均匀,适于钛/钢的焊接。Ti-Fe-Cu-Ni-Al多主元高熵合金可实现钛与钢的高性能连接,形成的焊缝为bcc和fcc简单固溶体组织,电阻点焊TA2/Q235接头剪切强度最高达到144 MPa。

Ta1/0Cr18Ni9薄板储能焊熔核高熵化机理

针对钽与钢之间物化性质差异大,焊接时易产生脆性金属间化合物而导致熔焊接头性能低下及裂纹等问题,按照熔核金属高熵化技术思路,利用基于密度泛函理论的热力学第一性原理设计出新型中间层合金Ta20Fe20Ni20Cr20Co20,结合熔合比得到适用于钽/钢储能焊中间层合金成分为Ta7Ni32Cr19Co42.采用真空电弧炉熔制纽扣合金锭,继而使用单辊急冷法制备出中间合金箔材,将其用于Ta1/0Cr18Ni9薄板的储能焊连接.结果表明,在储能焊条件下,Ta1/Ta7Ni32Cr19Co42/0Cr18Ni9搭接接头形成形貌规则、完整,长径约0.8 mm的扁球形熔核,熔核整体向钢侧发生了偏移.熔核组织由简单的FCC固溶体组成,无金属间化合物析出,具有典型的高熵合金特征,实现了熔核金属高熵化.在焊接电压1000 V,电容500μF,电极压力30 N下,Ta1/Ta7Ni32Cr19Co42/0Cr18Ni9储能焊接头平均强度可达到395 MPa.

基于焊缝高熵化的TA2与0Cr18Ni9板材TIG焊分析

针对钛/钢焊接难,焊缝易产生金属间化合物导致接头力学性能不良等问题,依据焊缝金属高熵化技术思路,通过基于密度泛函理论的热力学第一性原理设计并制备出塑韧性良好的多主元Ti_(10)Fe_(29)Ni_(32)Cu_(22)V_(7)合金作为焊材,用于TA2/0Cr18Ni9薄板的TIG焊接.结果表明,使用Ti_(10)Fe_(29)Ni_(32)Cu_(22)V_(7)焊材熔焊钛/钢,所得焊接接头形貌完整,无明显焊接缺陷,焊缝金属与母材结合性良好.焊缝中心组织则由等轴晶组成,熔合区组织以柱状晶为特征,这些晶体均具有简单立方固溶体结构,有效避免了TiFe_(2),TiFe金属间化合物的形成,接头抗拉强度达到205 MPa.

高熵化设计:稀土硅酸盐材料关键性能优化新策略

环境障涂层是先进航空发动机高温结构部件用碳化硅纤维增强碳化硅(SiCf/SiC)陶瓷基复合材料的关键防护。稀土硅酸盐具有低热膨胀系数、优良的抗水氧/CMAS腐蚀性能以及与硅基陶瓷良好的化学相容性,是目前国际公认的优选环境障涂层体系。常规含单一稀土元素的稀土硅酸盐环境障涂层材料,存在热应力失配、高温相转变和耐腐蚀性能差等问题,尚无法完全满足极端燃气环境中的长寿命服役要求。本综述介绍了为解决稀土硅酸盐环境障涂层的关键性能局限,利用高熵化合物设计方法,针对稀土硅酸盐热学性能(热膨胀系数和热导率)调控、耐CMAS腐蚀性能提升和相结构稳定性优化方面获得的新进展。这些研究进展为稀土硅酸盐材料的创新设计提供了新思路,为其作为下一代环境障涂层的性能突破提供了支撑。

焊缝高熵化研究现状与展望

高熵合金是近年来快速发展的一种新型合金,其成分设计突破了传统合金的设计理念,是合金理论发展的一个新方向.高熵合金所具有的高熵效应、晶格畸变效应、缓慢扩散效应和鸡尾酒效应在焊接领域表现出独特的应用价值,前景十分广阔.文中总结了国内外利用高熵合金四大效应开发焊接材料与工艺的研究现状和存在的问题,并对未来发展方向进行了展望.

TC4钛合金/N4纯镍激光高熵化填粉焊接组织性能研究

目的解决TC4/N4异种金属的焊接问题,拓展钛/镍异种金属复合结构的应用范围。方法选用Cu_(x)CoCrMnAl_(0.8)Si_(0.2)高熵填充粉末,采用激光填充粉末焊接的方式实现TC4钛合金和N4纯镍异种金属的连接,对焊缝的表面形貌、显微组织、相成分等微观特征进行表征,测试焊接接头的显微硬度和拉伸性能。结果激光高熵化填粉焊接接头成形良好,无明显缺陷。通过微观组织表征发现,近钛侧存在以β-Ti+Ti_(2)Ni共晶相为主、宽度为50μm的化合物区,焊缝内部由等轴枝晶、少量雪花状组织和富Cr的沉淀相组成。焊接接头强度远低于母材强度,焊缝硬度高于母材硬度,近钛侧焊缝区硬度高于近镍侧焊缝区硬度。结论激光高熵化填粉焊接可实现钛/镍异种金属的连接,改善高熵填充粉末成分,调控焊缝金属的微观结构与接头性能。

高熵化透明陶瓷研究进展

透明陶瓷作为一种具有优异理化性能的结构功能一体化材料,多年来已在诸多领域替代传统透明材料进行使用,如固态照明、高功率固体激光器、高密度屏蔽窗口、光学元件及光电器件等,而近年来高熵陶瓷的研究为透明陶瓷的进一步发展提供新思路。透明陶瓷高熵化使其可利用高的构型熵来改善或提升其力、热、光学等性能,从而实现更多领域、更深层次的功能化应用。综述了作为高熵透明陶瓷潜在结构的几种陶瓷体系的结构、制备、性能和应用进展,详细介绍了当前透明陶瓷高熵化研究的现况,并对其未来的发展及应用进行展望。

304/Q235复合板多主元高熵化焊缝的组织与性能

对304/Q235复合板进行激光填粉焊接试验,利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、材料万能试验机及电化学工作站等,对比分析了多主元高熵化CrNi_(2)MnTi_(0.5)Al_(0.5)焊料及Fe基焊料所得焊接接头的微观组织、物相结构、力学性能与电化学腐蚀性能,探索了焊缝填充材料对不锈钢复合板焊缝微观组织、接头性能的影响规律。结果表明,CrNi_(2)MnTi_(0.5)Al_(0.5)焊料焊缝区形成了FCC及TiAl颗粒的双相结构,焊缝显微硬度仅为Fe基焊料焊缝区硬度的69%~75%。两种焊接接头都有较好的抗拉强度,拉伸试样都在母材区断裂。CrNi_(2)MnTi_(0.5)Al_(0.5)焊料焊缝区具有最佳的耐蚀性能,其腐蚀速率约为304不锈钢的41%。

钛/钢异种金属高能束焊接研究进展

通过对钛/钢异种金属高能束焊接的研究现状阐述,分析了高能束直接焊接、间接焊接(添加中间层、复合中间层)方法的优缺点,认为通过控制热源位置、控制热输入、添加中间层等方法可调控焊缝中Ti-Fe熔化比,抑制Ti-Fe金属间化合物的生成;利用高熵合金具有形成单相固溶体的优势,将高熵合金作为中间层可以实现焊缝高熵化,进一步提高钛/钢焊接接头的综合性能,这将是未来钛/钢异种金属焊接研究的重点。