装药量对爆炸焊接T2/Q235复合板微观形貌和力学性能的影响

采用爆炸焊接工艺制备了T2/Q235复合板,通过粘结试验、弯曲试验以及硬度测试研究了不同装药量对复合板微观形貌以及力学性能的影响。试验表明,使用爆炸焊接工艺可以实现T2紫铜和Q235钢板良好的结合,结合面呈波浪状并有漩涡区。随着装药量的增加,波浪状的深度增加,波浪峰与峰之间的距离减小;复合板的剪切强度、粘接强度和T2铜侧的显微硬度增大。随着距结合面距离的增大,T2铜侧的显微硬度减小。

时效处理对T2/Q235复合板的力学性能及磨损性能影响

通过爆炸焊接工艺制备T2/Q235复合板,并研究了时效处理对复合板力学性能及磨损性能的影响。利用扫描电镜、金相显微镜对结合面的组织结构进行了分析;利用万能试验机和磨损试验机等设备对复合板的力学性能和耐磨性能进行了测试。试验表明:时效处理参数设定为(300±5)℃温度下保温2 h,得到的复合板硬度最高,此时硬度达到了135 HV;时效处理后,随着复合板硬度的提高,剪切强度有轻微提高,但是粘结强度有所降低;T2/Q235复合板的耐磨性能是铜合金模具滑块的3倍以上,T2/Q235复合板可用来替代一些常用的铜合金。

TA2/Q235B复合板不同作用面成形极限及界面损伤行为

采用Nakazima实验法对不同尺寸的退火态TA2/Q235B复合板样品进行胀形实验,研究不同作用面对TA2/Q235B复合板的成形极限和界面损伤行为的影响。结果表明,当凹模与碳钢侧接触时,由于接触材料、界面变形协调能力和应变状态的不同,复合板的胀形高度和成形极限增加,其中R140试样的极限拱高达到最大值(46.17 mm),R60和R180试样在3个方向上的厚度减薄量和界面裂纹更大。此外,由于硬度和拉应力不同,两组样品中所有的水平和斜向孔都向纯钛侧延伸。

TA2/Q235复合板Nb/Cu双过渡层熔焊焊缝组织性能

采用Nb/Cu双过渡层填充金属和纯钛焊丝对TA2/Q235复合板进行对接熔化焊实验,分析研究了过渡层焊缝的组织形貌、成分分布以及硬度分布情况。结果表明,焊缝中堆焊Cu层分别与钢层和Nb层结合良好。Nb层中组织主要为O相,Ti层组织为α相板条,α'马氏体相,残余β相和少量TiCu_2、TiCu_3化合物;Nb层和Ti层间存在宽约为20μm的过渡层,过渡层主要为无限固溶体;从Ti层到Nb层,Ti元素缓慢下降,Nb元素缓慢升高,Cu元素波动变化;焊缝中Ti层硬度约是基体TA2的3.5倍,在焊缝截面纵向上,从Ti层至Nb层再至Cu层,硬度值逐渐降低。

真空热扎工艺对TA2/Q235B复合板组织与性能的影响

文中采用对称组坯后抽真空然后热轧的方法制备TA2/Q 235B复合板.研究了不同的轧制工艺对TA2/Q 235B复合板的力学性能和微观组织的影响.在本试验条件下,当加热温度为975℃、总压下率为90%、轧制速率为1.2 m/s时,制得的TA2/Q 235B复合板的剪切强度最高,为184 MPa,满足GB/T 8547标准要求;在近界面的Q235B侧存在脱碳区,该区组织为垂直于界面生长的铁素体;Fe向TA2侧的扩散程度远高于Ti向Q235B侧的扩散程度,在近界面的TA2侧形成了明显的扩散层,在总压下率相同的条件下,随扩散层厚度的增加,复合板的界面剪切强度先增大后减小.

爆炸焊接TA2/Q235钢复合板末端开裂的原因

用爆炸焊接法制备了TA2/Q235钢复合板,用光学显微镜、扫描电子显微镜分析了复合板末端开裂的原因。结果表明:在末端开裂区域的结合面形成了过渡层,开裂裂纹出现在结合界面和Q235钢基体内部;爆炸焊接后在钛板两侧和末端出现延展变形,延展部分超出钛板原始尺寸5～8mm;爆炸焊接时钛板软化是末端开裂的内因,复合板末端拉应力波是末端开裂的外因。

TA2/Q235复合板CMT+激光焊接头的微观组织和力学性能

文中采用CMT和激光焊方法分别对12 mm厚TA2/Q235复合板的基层(Q235)和覆层(TA2)进行焊接,得到的焊接接头质量良好,未见裂纹、咬边等焊接缺陷。通过采用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射、微观硬度测试、拉伸、弯曲等试验方法和设备获得了钛-钢复合板焊接接头的微观组织特征、力学性能、界面层元素分布和物相分布,研究了界面层化合物的产生原因以及对力学性能的影响。结果表明:在钛-钢复合板焊接接头微观组织中,Q235钢侧主要为铁素体、珠光体和少量的魏氏组织,钛侧焊缝区组织主要为马氏体组织;焊后焊接接头抗拉强度实测值为420 MPa,内弯试验中试样未发生开裂;界面层化合物主要为Ti Fe和Te2Ti,其显微硬度分别为HV547,HV632,这2种脆性化合物的形成是导致焊接接头强度和韧性下降的主要原因。

Q235/TA2复合板的焊接

我厂为用户制造生产淀粉的反应釜,设备外形尺寸:直径2600mm,总长度5000mm,工作压力32MPa。由于物料具有强酸特性,因此选用了低碳钢加钛层(Q235/TA2)的复合板材料制造。复合板的化学成分及力学性能如表1所示。

装药量对T2/Q235爆炸焊接影响的数值模拟

为了更好地指导T2/Q235爆炸焊接复合板的生产,研究装药量对T2/Q235爆炸焊接复合板质量的影响,文章选用T2为复板、Q235为基板,利用ANSYS/LS-DYNA软件建立了三维有限元模型和二维模型。观察爆炸焊接过程中的压力、速度分布等情况,观察并分析界面波形,对比分析在3种不同质量比即R为0.8、1.0、1.5的工艺参数下,各项数值的差异,得到装药量对T2/Q235复合板爆炸焊接质量影响。结果显示,随着装药量的逐渐增大,复板的碰撞速度逐渐增大,复合板结合面的塑性应变增大,有利于爆炸焊接的结合质量;但如果装药量过大则会导致压力过大,对爆炸焊接的结果不利。

T2紫铜与Q235B的焊接材料选择

T2紫铜与Q235B的氩弧焊接通常都按T2紫铜选择焊接材料,用铜焊丝SCu1897焊接,如果按Q235B选择焊接材料,在保证焊缝内部质量的同时,还能大幅度降低制造成本。

T2铜与Q235钢异种材料焊接温度场模拟研究

基于MSC.Marc有限元软件,模拟研究了T2铜与Q235钢异种材料的焊接热过程。根据试件尺寸建立实体模型,采用双椭球移动热源模型对试件的温度场进行了三维动态模拟。研究了铜和钢焊接温度场的分布规律,分析热源作用位置的变化对铜和钢焊接温度场的影响。结果表明,数值模拟结果与理论和实验结果一致,验证了模拟方法的正确性。合理分布热源位置可有效改善铜和钢两侧的温度分布情况,一定程度上解决铜和钢物理性能差异大的问题。

T2紫铜和Q235双丝焊工艺优化研究

本文用SAF公司的SATRMATCR450TOPMAG．双丝焊设备对5mm厚的T2紫铜板和Q235板进行了对接焊，主焊机选用HS211焊丝，辅焊机选用ER50S-6焊丝。通过正交试验，在主机送丝速度为65m／min，辅机送丝速度为7.0m／min，焊接速度为40mm／min，坡口间距为1．5mm时获得无缺陷的焊接接头，力学性能检测结果显示接头的抗拉强度在200MPa以上，金相试验显示焊缝组织为（α＋ε）。

服役温度对TA2/Q235爆炸复合板剪切强度的影响

通过热处理模拟TA2/Q235爆炸复合板服役过程,揭示服役条件对复合板组织及剪切性能的影响规律,探讨剪切损伤机理,明确TA2/Q235服役温度范围。结果表明:服役温度大于200℃时,服役温度越高或服役时间越长,TA2/Q235爆炸焊接复合板剪切强度越低;TA2/Q235爆炸焊接复合板高温服役时结合强度降低的主要原因是界面结合区组织的二次再结晶及金属间化合物的进一步长大;TA2/Q235爆炸焊接复合板适合在500℃以下长时间服役,500~600℃服役时间不能超过7天,若提高该材料服役温度到500℃以上,必须严格限制复合板结合界面金属间化合物的形成。

退火温度对TA2/Q235爆炸复合板组织性能的影响

对TA2/Q235爆炸焊接复合板在500~600℃进行了退火处理,分析了退火温度对TA2纯钛晶粒尺寸及复合板显微硬度的影响规律。结果表明:TA2/Q235爆炸焊接复合板在500~600℃退火时,TA2纯钛晶粒尺寸先增大后减小再增大,575℃退火可获得细小均匀的组织;TA2纯钛显微硬度先减小再增大再减小,575℃退火时TA2纯钛显微硬度最高;综合考虑退火温度对TA2纯钛晶粒尺寸和力学性能的影响规律,TA2/Q235爆炸焊接复合板在575℃下退火较合理。

不同中间层热轧Q235/TA2复合板界面显微结构及性能

以Nb箔及Nb＋Ni双金属作中间层制备Q235/TA2热轧复合板,通过SEM、X射线衍射、压剪性能测试等试验方法,对经875℃保温1.5 h处理的Q235/TA2热轧复合板界面元素分布、相成分和力学性能进行了研究。结果表明：无中间层试样Fe-Ti界面存在薄膜状脆性Ti C,压剪强度最低,为230 MPa;Nb＋Ni双中间层试样Fe-Ni界面与Nb-Ti界面均未形成任何金属间化合物,Nb-Ni复合界面少量分布微孔,存在Ni3Nb金属间化合物层,压剪断裂发生在Nb-Ni界面处;Nb中间层试样Fe-Nb界面上有金属间化合物Fe2Nb生成,压剪强度最大,为280 MPa。

TA2/不锈钢/Q235复合板的界面结构和失效行为

采用热轧复合法制备了TA2/不锈钢/Q235复合板,并对其开展了不同温度的轧后退火处理。利用扫描电镜、能谱以及X射线衍射等分析了退火温度对复合板界面附近微观组织、金属间化合物等特征的影响。通过显微硬度计和平面内压缩试验研究了退火温度对复合板变形以及力学性能的影响。结果表明:从不锈钢侧到钛侧,界面依次由σ相(富Cr的Fe基固溶体)、χ相(富Cr的TiFe^(2)相)、TiCr_(2)+TiFe_(2)、TiFe等化合物组成。随着退火温度的升高,σ相和TiFe的层厚相较于χ相和TiCr_(2)+TiFe_(2)增加更明显。显微硬度测试表明,随着退火温度的升高,Q235层硬度逐渐降低,而Ti层硬度则是先降低后升高,硬度升高主要与元素扩散有关。平面内压缩过程中,会发生TA2与不锈钢之间的层间开裂,且随着退火温度的升高,层间开裂越早,这主要与越厚的金属间化合物易萌生裂纹有关。

空气密度对铜(T2)/Q235爆炸焊接影响的数值模拟研究

为了研究不同空气密度对铜(T2)/Q235爆炸焊接的影响,选用T2作为复板,Q235为基板,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件并结合任意拉格朗日欧拉耦合法(ALE算法),对三种不同空气密度下的铜(T2)/Q235爆炸焊接进行三维数值模拟。对模拟结果的碰撞速度、碰撞压力和竖向位移等动态参数进行对比分析,结果表明在三种空气密度下,特征单元的碰撞速度、碰撞压力和竖向位移的变化趋势几乎一致。说明空气密度在一定范围内变化对爆炸焊接动态参数的影响非常小,可以忽略不计。

基于高熵合金中间层的铜/钢TIG焊接头组织与性能

铜/钢复合结构不仅能够满足不同环境对材料性能的要求,还可减少铜材的消耗,将大大降低构件的成本;但铜与钢之间物化性能差异较大,其中极差的相溶性会导致焊后出现液相分离或缺陷。基于焊缝金属固溶-高熵化思路,设计Fe_(5)Co_(30)Cr_(30)Ni_(30)Cu_(5)高熵合金作为中间层,对T2紫铜和Q235钢进行TIG焊接,并对中间层及接头的组织与性能进行分析。结果表明:Fe_(5)Co_(30)Cr_(30)Ni_(30)Cu_(5)高熵合金为单相FCC固溶体结构,具有良好的强度和塑韧性;采用该中间层材料,利用TIG焊方法可实现T2紫铜和Q235钢的可靠连接,焊缝成形良好且无气孔、裂纹等缺陷;焊缝区组织为单相FCC固溶体结构,具有显著的高熵化特征;焊接接头平均抗拉强度为225 MPa,达到铜母材强度的91%,平均断后延伸率达到44%;接头断裂发生在紫铜侧热影响区,且断口表面呈现有大量的韧窝结构,具有显著的韧性断裂特征。

低碳钢与紫铜搅拌摩擦焊接头显微组织分析

用搅拌摩擦焊焊接了4 mm厚的Q235低碳钢板和T2紫铜板,得到了内部无缺陷、外观成形良好、无变形的对接接头。研究表明,低碳钢紫铜接头的显微组织与其所受到的热和力作用大小有关。在接头钢侧,轴肩挤压区有较大的变形,组织发生动态再结晶后形成了细小的等轴晶铁素体;在探针附近的热影响区,经历的应变较小,组织则由变形的先共析铁素体和侧板条铁素体组成。在接头铜侧热影响区的晶粒受热长大,而热力影响区的铜由于发生了动态再结晶,晶粒细小。在焊核区,上部主要由钢、铜薄层交叠组成;焊核中下部为钢、铜及钢与铜形成的化合物交叠组成的漩涡状条带,其中铜条带的组织为细小的等轴晶,钢条带的组织为细小的等轴晶或先共析铁素体+侧板条铁素体组织。

紫铜与低碳钢厚板搅拌摩擦焊工艺分析

用搅拌摩擦焊方法成功焊接了10 mm厚的紫铜与低碳钢板,得到了内部无缺陷、外观成形良好的接头.紫铜位于搅拌摩擦焊返回边时,能使焊缝形成良好接头.反之,位于前进边时则有沟槽和未焊合等缺陷.右旋螺纹搅拌针会使焊缝材料向上作螺旋形运动,接头有明显的轴肩影响区,缺陷容易在焊缝底部出现.左旋螺纹搅拌针使搅拌针周围的塑化金属向下迁移,在焊缝下部形成明显的呈"洋葱环"形焊核区,缺陷容易在焊缝上部出现.搅拌针偏移量对焊缝形貌有较大影响.接头抗拉强度达233 MPa,为铜母材强度的95%,断裂位置在铜侧热影响区.焊核区抗拉强度达296 MPa,远超过紫铜母材的强度.