Ni中间层镁/钛异种材料电阻点焊接头组织与性能

采用三相次级整流电阻焊机进行镁/钛异种材料电阻点焊实验,添加20μm纯Ni箔作为中间层,研究焊接工艺参数(焊接电流I、焊接时间t、焊接压力P)对点焊接头成形及力学性能的影响,及Ni对点焊接头界面组织的调控作用。结果表明:一定范围内,随着热输入量的增大,界面化合物层厚度及有效承载面积逐渐增大,接头承载能力提高,接头成形良好;当I=20.7 kA、t=20 cyc、P=7.63 kN时,获得接头最大拉剪载荷5.249 kN。镁/钛点焊接头界面组织成分由镁侧至钛侧依次为α-Mg、α-Mg+Mg_(2)Ni共晶组织、Ti_(2)Ni界面层、纯Ti,界面层组织呈中间厚两边薄的“山峰型”分布特点。

Nb＋Ni中间层对Ti2AlNb与GH4169扩散连接接头组织与性能影响

在950～1100℃，20MPa，20～120min的工艺条件下，添加厚度均为10μm的Ni＋Nb为中间层，对Ti2AlNb与GH4169真空扩散连接工艺进行了研究。利用扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）和X射线衍射（XRD）对接头截面和断口的成分和相组成进行了分析。结果表明，添加Ni＋Nb做中间层能实现Ti2AlNb与GH4169良好的连接。在GH4169与Ti2AlNb之间生成6层反应层，自GH4169侧依次为：Fe—Ni—Cr固溶体，Ni3Nb，Ni6Nb7，残留Nb层、Ti—Nb固溶体、高铌O相。在剪切试验中，接头沿Ni3Nb层与Nb层之间的Ni6Nb7层断裂。在1050℃，20MPa，40min工艺条件下，剪切强度达到最高，为460MPa。

Ni中间层对QBe2.5/钢激光点焊接头力学性能的影响

流量阀的执行机构常应用铍青铜/钢复合元件,本文采用0.05 mm纯Ni作为中间层对QBe2.5铍青铜薄片与20#钢异种金属激光点焊搭接接头力学性能进行优化.通过光学显微镜、拉剪试验、显微硬度计和能谱测试仪对比分析添加Ni与不添加Ni层时焊接接头的成形、力学性能以及元素分布.研究表明:与未加镍层接头相比,加镍中间层的焊缝熔深较小,且基本不出现下塌现象,加镍中间层比未加中间层的接头抗拉剪力提高了61.5%;加入镍中间层后的焊缝中Fe元素含量增加,而Cu元素含量降低,接头韧性提高;加镍中间层的接头焊缝硬度值沿焊点深度方向逐渐增大,而未加镍层的基本不变,且加镍层比未加镍层的接头界面显微硬度值低.镍中间层材料可以显著改善铍青铜/钢异种金属接头焊缝熔合比,提高接头的抗拉剪强度。

采用Ni中间层的5052铝合金/DP600车用钢电阻点焊研究

采用Ni做中间层实现了5052铝合金和DP600车用钢的电阻点焊连接,借助扫描电镜和拉伸-剪切实验对接头界面组织和连接强度进行了表征和评价。结果表明,在点焊过程中,Ni中间层未发生熔化,完全阻隔了铝合金和钢母材之间的冶金反应。在铝合金/中间层界面,生成了Al3Ni金属间化合物层,冶金结合良好。在Ni中间层/钢界面,主要通过固态扩散形成Fe-Ni固溶体实现连接,但存在大量的未焊合区。随着焊接电流增大,未焊合区面积逐渐减少。接头连接强度随焊接电流增大而显著提升,在焊接电流11 kA时接头最大载荷达到4.3 kN。

用纯金属Ni作中间层扩散连接铝基复合材料

采用纯金属Ni作中间层扩散连接氧化铝颗粒增强铝基复合材料（Al2O3P／6061Al），探究了连接温度和保温时间对接头显微结构与力学性能的影响。结果表明，连接温度610～620℃时，连接区主要由Al3Ni和Ni在Al中固溶体组成，Al2Ni含量随连接温度升高、保温时间延长而减少；连接温度630℃时，连接区主要由Al2O3颗粒和Ni在Al中固溶体组成，Al2O3颗粒偏聚于接头中心。连接温度620℃、保温时间5～120min条件下，接头抗剪强度68-93MPa，断裂于连接区与母材界面；连接温度630℃、保温时间5～120min条件下，接头抗剪强度93-97MPa，断裂于增强相偏聚区。

基于Ni中间层的铝合金与高强钢激光诱导TIG复合焊接

提出了加入Ni中间层的6061铝合金与DP980高强钢搭接接头激光诱导电弧复合连接技术,采用该技术实现了6061铝合金与DP980高强钢的良好连接。分析了Ni中间层对搭接接头力学性能、微观组织的影响,并分析了Ni中间层在焊接过程中的作用。使用光学显微镜、扫描电镜、电子探针、X射线衍射仪等对典型焊接接头的显微组织、元素分布进行分析。结果表明:在铝合金与高强钢之间加入Ni中间层,能有效阻止Fe元素向铝合金基体中扩散,并改变了6061/DP980界面金属间化合物的种类及分布,金属间化合物的厚度明显减小,金属间化合物主要由FeAl3和Fe2Al5组成,Ni元素也发生扩散,并主要以Al-Ni化合物及Fe(Ni)固溶体的形式存在于焊缝中。添加Ni中间层焊接接头的剪切拉伸载荷可达到173 N/mm,比未添加Ni中间层的接头提高了约35%。

钛-钢复合板中Ni夹层对界面结合强度的影响

为了提高钛-钢复合板界面结合强度,本文提出在钛-钢之间加入Ni箔作为过渡层,采用真空轧制方法制备TA1-Ni-Q235复合板,研究了Ni中间层厚度及轧制温度对复合板组织及结合强度的影响。实验结果表明,Ni中间层可有效阻止Ti-Fe和TiC化合物生成,随着Ni中间层厚度增加,阻止C元素扩散作用加强,界面结合强度提高;随着轧制压下率的增加,界面结合强度提高;随着轧制温度的提高,界面化合物层厚度增加,界面结合强度下降,其中,Ti-Ni界面处形成Ti2Ni和TiNi化合物。

添加Ni＋Nb中间层的钛合金与不锈钢扩散焊工艺研究

分别采用常规工艺和阶梯状工艺的方法,对添加Ni+Nb复合中间层的TC4钛合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢真空扩散焊进行了研究。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)以及能谱分析(EDS)对接头的组织结构、元素分布进行了分析,测试了接头的力学性能并分析了断口形貌和元素分布。结果表明,通过添加Ni+Nb中间层成功阻止了Fe-Ti金属间化合物生成,接头界面过渡区组织自不锈钢侧依次为Fe-Cr-Ni固溶体、Ni-Nb反应层、剩余Nb及Nb-Ti固溶体。阶梯状工艺下接头的结合质量明显优于常规工艺下的接头,在阶梯状工艺上限温度900℃条件下接头抗拉强度达到了396MPa,断口分析表明,接头断裂于Ni-Nb形成的反应层,该反应层是由Ni3Nb和少量Ni6Nb7金属间化合物组成的混合层,为接头过渡区关键环节。

Ni+Cu为中间层的TC4与ZQSn10—10的扩散连接试验分析

对钛合金TC4与铜合金ZQSn10-10异种金属扩散连接进行了试验研究。采用Ni+Cu中间层时,其最佳工艺参数为连接温度850℃,连接时间20min,连接比压力10MPa,抗拉强度达到155.8MPa。在TC4/Ni界面上,形成了成分逐渐变化的互扩散层。经微区成分分析可知,连接温度为800℃时,界面主要为Ni3Ti;850℃时,界面主要为Ni3Ti及NiTi;880℃时,界面主要为NiTi2,Ni3Ti及NiTi。通过EDS和XRD分析,接头强度主要取决于镍钛金属间化合物的种类及厚度。

TA2/Ni+Nb中间层/1Cr18Ni9Ti扩散焊接头的组织与性能

采用50μm纯Ni箔+10μm纯Nb箔复合中间层,在焊接温度840℃,880℃和920℃,压力4MPa以及保温时间60min的工艺下,对工业纯钛TA2和1Cr18Ni9Ti不锈钢进行了真空扩散焊实验,测试了接头的抗拉强度,并利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)对接头的组织结构、元素分布以及断口形貌和相组成进行了分析。结果表明:Ni+Nb复合中间层的存在成功阻止了Fe,Ti互扩散,实现了TA2与1Cr18Ni9Ti的可靠连接,接头的拉伸强度达到261MPa,该强度主要受剩余Ni箔控制,且焊接温度的变化对其影响不大。接头所生成反应层自不锈钢一侧起分别为FeCrNi固溶体、剩余Ni,Ni3Nb,剩余Nb以及TiNb魏氏体。

多孔结构Ni中间层对CuW/Al界面组织及性能的影响

将CuW假合金表面部分Cu腐蚀掉,预留100~200μm厚度的W骨架,随后通过化学镀在W骨架上形成多孔结构Ni扩散层,最后在700℃下用固-液连接的方法制备出CuW/Al整体材料。比较了不同保温时间下界面扩散区域微观组织结构,分析了界面扩散溶解层金属间化合物析出序列。结果表明,CuW/Al界面间多孔结构Ni中间层可有效抑制柱状Al_2Cu相的生成和柯肯达儿孔洞裂纹的产生,界面处生成物主要以Al_2Cu和Al_5W化合物为主。添加多孔结构Ni中间层可提高CuW/Al界面结合性能和电导率。

超音速火焰喷涂碳钢表面制备Ni9Al/WC-Co复合涂层组织与性能研究

采用高速电弧喷涂工艺在20钢样品表面制备了Ni9Al涂层,以其作为超音速火焰喷涂WC-Co涂层的中间层。采用光学显微镜分析、场发射扫描电镜分析以及性能测试方法,研究Ni9Al中间层对涂WC-Co涂层组织结构及性能的影响。结果表明:Ni9Al中间层能提高WC-Co涂层与基体的结合强度;Ni9Al/WC-Co复合涂层试样的热震试验结果表明,Ni9Al中间层显著改善了涂层抗热震性能。

TC4/Ni/QAl10-3-1.5扩散连接研究

采用N i箔做中间层在真空下对TC4和QA l10-3-1.5进行扩散连接,用冷场发射扫描电镜(JEOL JSM 6700F)对焊接接头进行金相和能谱分析,用X射线衍射进行相分析,并进行硬度试验和接头拉伸试验。结果表明,在连接温度870℃,连接压力10MPa,保温时间60 m in规范下,N i做中间层能够实现TC4和QA l10-3-1.5扩散连接,其抗拉强度达到325 MPa。扩散连接界面形成了不同的分层结构,由形成了N iTi相,(N iTi+N i3Ti)相和N i(Cu)固溶体构成的扩散反应层。

Ti-6Al-4V/Ni/ZQSn10-10的扩散连接

对钛合金Ti-6A l-4V与锡青铜ZQSn10-10异种金属扩散连接进行了试验研究。利用场发射电镜、能谱仪等对接合区的界面和组织形貌进行了分析比较。结果表明:Ti-6A l-4V/ZQSn10-10直接扩散连接时,由于母材组元的相互扩散和迁移,在交界面附近形成了金属间化合物层,接头强度仅为母材基体强度的30%左右。采用N i做中间层时,避免了母材组元Ti与Cu之间的相互扩散,只存在一定程度的N i分别与两侧的Cu、Ti之间的相互扩散,接头扩散区的组织形貌有了明显的改善。在最佳连接规范(连接温度T=830℃,连接压力p=15 MPa,连接时间t=30 m in)下,可使钛合金与锡青铜牢固地连接,接头强度达到母材基体强度的65%(达155 MPa),且连接试样无明显变形。

CuNi复合中间层对Mg/Al扩散焊接接头组织及力学性能的影响

采用真空扩散焊接的方法获得了Mg/CuNi/Al扩散焊接接头。采用万能试验机测试焊接接头剪切强度,通过SEM,EPMA,XRD对焊接接头的显微结构和物相组成进行了分析。结果表明,Mg/CuNi/Al扩散焊接接头剪切强度随焊接温度和保温时间的增加先增加后减小,焊接温度440℃,保温时间90 min时,接头剪切强度最大值达到22.4 MPa。焊接接头主要由Al3Mg2致密组织层、Al12Mg17针状组织层、Al12Mg17和α-Mg网状组织层组成,Cu、Ni富集于网状组织层中。Mg/CuNi/Al扩散焊接接头断口主要由Al3Mg2、Al12Mg17、AlCu3、Al2Cu和Al7Cu23Ni化合物组成,断裂方式以脆性断裂为主。

钼铜扩散焊接接头界面显微组织

采用扩散焊接方法对钼铜异种材料进行了焊接,研究了直接焊接和加镍作为中间层焊接对焊接接头界面显微组织的影响,通过SEM、EDS、EPMA、XRD等测试方法对其显微结构进行了表征.结果表明,直接焊接时,焊接界面结合紧密,Mo、Cu原子之间相互扩散形成扩散层,接头断裂发生在扩散层,由于柯肯达尔效应作用,在铜侧形成少量孔洞,孔洞的存在使焊接接头性能降低;加镍中间层焊接时,接头抗拉强度高于直接焊接时抗拉强度,Mo/Ni和Ni/Cu界面结合紧密,Mo/Ni界面形成固溶体层,接头断裂发生在Mo/Ni界面处,断口呈典型的脆性断裂特征.

钛合金/镍/不锈钢网的扩散连接技术

研究了以Ni为中间过渡层时 ,钛合金与不锈钢网的扩散连接技术 ,分析了影响扩散连接的主要因素和接头微观组织 ,确定了最佳工艺参数 ,并获得了剪切强度达 146MPa的无变形接头。

TC4/QAl10-3-1.5扩散接头残余应力的有限元数值模拟

采用有限元分析软件ANSYS对TC4与QAl10-3-1.5直接扩散连接和填加Ni中间层扩散连接接头残余应力分布进行了数值模拟。结果表明,对接头强度有害的轴向拉应力σy的最大值出现在靠近接头边缘的界面脆性相及焊缝TC4侧的狭小区域内,且拉应力σy随着向中心轴的靠近而迅速减小并逐渐转为压应力,因此该区域是接头的薄弱区;采用Ni中间层时,应力分布梯度相对缓和一些,最大残余应力出现在中间层Ni与TC4之间的金属间化合物NiTi、Ni3Ti上;而随着中间层厚度的增加,接头残余应力也相应的增大。中间层厚仅存在一个最佳值。

核岛冷却系统铜-不锈钢真空扩散焊焊接工艺设计和性能研究

铜-不锈钢管复合构件由于结构与性能的优势互补,在核反应堆的设备冷却系统中发挥着重要的作用。针对核岛冷却系统铜-不锈钢真空扩散焊接工艺复杂、难度大,进行了焊接工艺的设计和性能研究方案的制定,并进行性能评价和微观组织观察,利于解决目前焊接中存在的问题。试验采用添加单质Ni作镀膜中间层的方法,在一定温度、压力以及真空度下进行铜与不锈钢的真空扩散焊接,通过剪切试验和硬度测量评价铜-不锈钢接头的力学性能,利用ZEISS显微镜、SEM扫描电镜、EDS能谱仪分析接头的微观形貌和扩散结合过程。通过焊接接头的随机取样分析比较,发现本次扩散焊接试验得到的焊接接头仍存在结合不充分、性能不均衡等缺陷,焊接工艺有待进一步优化。

碳钢基体磁控溅射SiC薄膜结合力研究

采用磁控溅射法在T10钢表面获得了SiC薄膜,并研究了溅射方式、工艺参数以及中间层对薄膜结合性能的影响。试验结果表明,采用功率为200 W射频法和时间为2 h的SiC/N i-P双层薄膜结合力最好。