Cu/V复合中间层对TC4/IN718激光焊接接头组织及性能的影响

为了实现TC4钬合金与GH4169镍基高温合金的有效连接.采用Cu/V复合中间层对TC4和IN718合金进行连续激光焊接,并分析添加中间层对接头裂纹、组织及力学性能的影响机制.结果表明,常规激光焊接时,TC4/IN718接头焊缝区产生大量Ti-Ni脆性金属间化合物,导致接头形成大量纵向裂纹,焊缝组织为Ti(s,s)+Ti_(2)Ni+Ti-Cr+NiTi+Ni_(3)Ti+Cr(s,s).当采用Cu/V复合中间层后,实现了TC4与IN718合金的有效连接,接头抗拉强度达到271MPa,焊缝组织转变为Ti(s,s)+V(s,s)+NiV_(3)+Cr(s,s)+Cu(s,s)+未熔铜。

TC4/Ta-W合金异种金属电子束焊接

对TC4/Ta-W合金电子束焊接进行了研究,采用偏向钽钨合金一侧进行焊接的方式进行分析.电子束焊接接头成形良好,在一定偏束量时焊缝中Ta和W元素含量较高,焊缝组织为以β钛为基的固溶体组织,无脆性化合物生成,存在富钽区和贫钽区.焊缝中元素分布不均匀,在偏束量为0.6 mm时焊缝中含钛相对较多,约为60%,而钽钨母材熔化相对较少,约占40%.当偏束量为0.4 mm时焊缝的最高抗拉强度达到714MPa,基本与钽钨合金母材等强,断裂发生在焊缝处.钽钨侧热影响区硬度较母材降低,钛侧熔合线处出现硬度最大值.

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.

钛/铝异种金属旋转摩擦焊接接头界面组织与性能

为了研究钛/铝异种金属旋转摩擦焊接接头界面金属间化合物形成的过程,对激光增材制造技术制备的Ti6Al4V和AlSi10Mg进行了旋转摩擦焊接,并通过显微组织分析、拉伸试验、硬度测试等手段研究了接头界面的组织和力学性能。从X射线衍射结果和EDS元素变化发现接头界面处形成了TiAl3相,SEM图也观察到焊接界面有脆性金属层的存在。通过显微组织表征和力学性能测试,系统地验证了界面生成较少的脆性金属化合物。

AZ31B镁合金与TC4钛合金之间的电阻点焊连接

为实现AZ31B镁合金与TC4钛合金异种材料的电阻点焊连接,借助扩散焊原理,探讨了在其之间添加铝箔和铝粉的电阻点焊工艺,并对焊点的力学性能及微观结构进行了分析。结果表明,以铝粉作为添加物,可以获得力学性能较好的焊点,元素间的扩散及合金化反应是焊点性能得以提高的主要原因。

TiNi/Nb/TC4真空电子束焊接接头裂纹

采用真空电子束焊接方法对3 mm厚TiNi合金与TC4异种金属进行对接焊,添加Nb为填充金属控制焊接裂纹的形成;分析了裂纹形成机理,Ti_2Ni脆性相的形成条件,接头元素分布特点及接头力学性能。结果表明:TiNi合金与TC4直接焊接易使焊接接头产生裂纹,大量Ti_2Ni脆性相的形成导致焊缝中裂纹和孔洞的产生,添加Nb为填充金属有效降低接头裂纹敏感性。填充金属厚度为0.55 mm时获得无裂纹缺陷的焊接接头,Ti_2Ni生成焓较小,使TC4侧熔合线附近形成Ti_2Ni脆性金属间化合物层,焊缝中心组织Nb含量较高,接头力学性能良好,抗拉强度达到391 MPa,伸长率为2.7%。

保温时间对AZ31B/ZnAl15/TC4扩散钎焊接头组织及力学性能的影响

为实现AZ31B镁合金与TC4钛合金的可靠连接,采用ZnAl15作为中间层,在520℃、0.01 Pa真空下对AZ31B与TC4进行了扩散钎焊试验,研究了保温时间对焊接接头微观结构、显微硬度和剪切强度的影响。结果表明,以ZnAl15为夹层的AZ31B/TC4扩散钎焊界面显微组织包括α-Mg固溶体、Mg-Al-Zn化合物以及α-Mg+Al_6Mg_(11)Zn_(11)共晶体。ZnAl15夹层AZ31B/TC4界面的显微硬度呈台阶式分布,靠近钛侧的显微硬度值最大,靠近镁侧的显微硬度值最小;接头剪切强度随保温时间延长呈先增加后减小的规律,520℃下保温20 min时的剪切强度达到最大值71 MPa,约为AZ31B母材(82.4 MPa)的86.2%。接头拉伸断口由许多大小不等、形状不规则的冰晶状物相组成,呈沿晶断裂特征。

激光振荡扫描焊接Ti_(2)AlNb/TC4焊缝组织及力学性能

采用激光振荡扫描焊接技术对2 mm厚的Ti-22Al-25Nb合金和TC4合金进行异种金属的焊接试验。研究了激光振荡扫描焊接接头的微观组织演变和力学性能。结果表明,采用激光振荡扫描焊接技术可以获得成形良好、无裂纹、气孔等缺陷的焊缝。焊缝组织主要由B2相和α’马氏体相组成。采用优化的焊接工艺参数时,接头的最大抗拉强度可达TC4母材的88.6%。当激光扫描频率达到500 Hz时,晶粒得到细化,有效提升焊缝的抗拉强度和断后伸长率。

钛铝异种合金选区激光熔化(SLM)成形的工艺

钛铝异种金属材料连接,具有减轻重量、降低成本及特殊使用性能的作用,被广泛应用于航空、航天及现代汽车工业。文章对TC4/AlSi10Mg异种合金激光选区熔化(SLM)技术成型工艺进行了研究。结果表明,激光功率、扫描速度、预热温度、扫描策略都对钛铝异种合金SLM成形质量有着重要影响,预热温度150℃,激光功率200 W,扫描速度1000 mm/s,stripes扫描策略,可以有效控制SLM翘曲、收缩并避免宏观裂纹的产生,获得高结合效果的钛铝复合试样,界面强度可达到210 MPa,满足一般工程设计需要。

TC4/OFC真空扩散焊接研究

对钛合金(TC4)与无氧纯铜(OFC)异种金属在真空条件下进行直接扩散焊接,可形成良好的TC4/OFC焊接接头。测量其焊接强度及进行微区分析的结果表明,随着温度升高,焊接接头的抗拉强度先升高后下降,最佳焊接工艺参数为:焊接温度800℃,保温时间30min,焊接压力5MPa。在TC4/OFC焊接接头的界面上形成了元素成分逐渐变化的互扩散层。由元素分析和断口的XRD分析结果可以看出,界面处生成的物相有Cu3Ti2、Cu4Ti3、CuTi、Cu4Ti等金属间化合物,断口的形貌表明接头断裂主要发生在接头的金属间化合物弱结合处,结合处的孔洞与铜钛金属间化合物的种类、厚度决定了TC4/OFC直接扩散焊接接头的强度。

钎焊中Au80Sn20共晶钎料与Ni/Au镀层的界面反应

采用Au80Sn20共晶钎料钎焊4J34可伐合金基板与铝硅基板(50%Si-Al),板材表面均有Ni/Au镀层。通过光学显微镜研究了工艺参数对钎缝宏观形貌的影响。采用扫描电镜、EDS能谱分析和XRD检测研究了钎缝组织成分以及钎料与基板、基板镀层间的元素扩散和界面反应,从而探究异种金属材料钎焊连接机理。结果表明,钎焊时,基板材料表面的Au层完全进入钎料中,暴露出的Ni层与钎料中的Sn形成金属间化合物Ni3Sn4,钎料发生共晶反应生成AuSn共晶与Au5Sn棒状枝晶,并析出大量的Au,Au5Sn包围在Ni3Sn4外围,钎料中间层形成AuSn共晶与富Au区。基板元素Fe、Co、Al、Si和钎料元素Au、Sn均无法通过Ni镀层的阻挡相互扩散,唯一能突破Ni镀层在基板和钎料中扩散的是P元素。

热输入对Ti6Al4V/Inconel 718激光诱导钎焊接头组织和力学性能的影响

采用激光诱导共晶反应钎焊技术对Ti6Al4V和Inconel 718异种金属进行焊接,研究了不同热输入下制备的接头的微观组织和力学性能。结果表明:当热输入为48 J/mm时,铌中间层过度熔化,未能有效阻隔Ti6Al4V和Inconel 718的混合,接头中有大量的Ti_xNi_y金属间化合物生成,导致接头直接开裂;当热输入降低到40 J/mm时,全厚度未熔化铌中间层的存在成功阻碍了熔池中Ti6Al4V和Inconel 718的混合,并形成两个连接界面,即(Ti,Nb)熔化区界面和Nb/Inconel 718共晶反应钎焊界面,接头中未形成Ti_xNi_y金属间化合物且接头的抗拉强度达到了205 MPa;随着热输入进一步降低到34 J/mm时,低的Nb/Inconel 718界面温度导致共晶反应钎焊不能充分进行,形成了明显的未熔合缺陷,接头的抗拉强度仅为103 MPa。