钢/铝异种金属双熔池TIG熔钎焊接头的显微组织与力学性能

采用电弧加热镀锌钢板,通过热传导使铝合金熔化,形成两个互不接触的熔池,实现钢/铝异种金属搭接熔钎焊;利用扫描电镜(SEM)与能谱(EDS)对连接界面的微观组织进行观察与分析。结果表明:在连接界面形成两种金属间化合物,一种为接近铝合金母材呈针状或絮状的FeAl3,另一种为接近钢呈舌状或条状的Fe2Al5;反应层FeAl3的厚度在连接界面上的分布大致均匀;而反应层Fe2Al5的厚度从焊缝中心向两侧逐渐变薄;随着焊接线能量的升高,接头的承载能力呈先增大而后减小的趋势,最高承载能力可达177.2 N/mm,为铝合金母材强度的84%。

铝合金/镀锌钢TIG熔钎焊接头界面组织及力学性能

采用TIG熔钎焊进行了铝基钎料在镀锌钢板上的润湿铺展试验及铝合金与镀锌钢板的搭接试验,分析了钎料在钢表面的润湿铺展性,研究了接头界面组织,并测试了接头力学性能。研究结果表明,在TIG电弧热源作用下铝基钎料在镀锌钢板上润湿铺展良好,钢板未熔化,润湿角<20°;获得了较好的铝合金与镀锌钢搭接接头,钢母材侧为钎焊连接,金属间化合物层厚度<9.0μm,从焊缝侧到钢侧金属间化合物经历了FeAl_3→Fe_2Al_5+FeAl_2→FeAl_2+FeAl的转变,铝母材侧为熔焊连接,焊缝晶粒尺寸明显增大;搭接接头存在局部"未钎合"缺陷,成为裂纹根源,导致接头断裂在焊根附近的焊缝上,抗拉强度仅有90 MPa。

Al/Ti异种金属TIG熔钎焊接头界面行为及断裂行为

以TIG电弧为热源,Al Mg3焊丝为填充材料,采用BSE、EDS、XRD以及万能拉伸试验机对5052铝合金和Ti-6Al-4V钛合金的TIG熔钎焊接头界面行为及断裂行为进行了研究。结果表明:焊接电流显著影响铝/钛钎焊界面反应层的形态及厚度,进而对铝/钛焊接接头的力学性能产生显著影响。当焊接电流为75 A时,铝/钛钎焊界面形成锯齿状的Ti Al3反应层,在拉伸试验中,接头断裂发生在铝合金母材,最高抗拉强度达到185 MPa。

AZ61镁合金/DP590镀锌钢异种金属TIG熔钎焊工艺研究

以AZ31镁合金焊丝为填充材料,采用TIG熔钎焊工艺对AZ61镁合金和DP590镀锌钢板进行了连接。结合光学显微镜、扫描电镜以及拉伸试验机等研究了焊接电流对接头微观组织和力学性能的影响。结果表明,当焊接电流较小时,接头钎焊区域存在大量未被焊合的孔洞和缝隙,接头结合强度较低。随着焊接电流增大,镁/钢界面有均匀、连续的钎焊反应层生成。当焊接电流为80 A时,接头具有最大的剪切强度243 MPa,断裂发生在接头熔焊区,断口表现为典型的塑性断裂特征。

AZ31镁合金/镀锌钢异种金属TIG熔钎焊接头组织与力学性能研究

以AZ31B镁合金焊丝为填充材料,采用TIG熔钎焊工艺对AZ31B镁合金板与镀锌钢板进行连接。采用光学显微镜、SEM、XRD、万能拉伸试验机等检测方法研究了焊接电流对AZ31B镁合金/镀锌钢熔钎焊接头微观组织及力学性能的影响。结果表明:采用TIG熔钎焊工艺可以实现AZ31B镁合金与镀锌钢的可靠连接,接头具有典型的鱼尾纹特征。当焊接电流较小时,镁/钢界面有大量孔洞生成,接头结合强度较低;当焊接电流大于75A时,镁/钢界面有Mg_(32)(Al,Zn)_(49)、Al_2Mg和Al Fe_3等金属间化合物生成,镁/钢接头具有最大的抗拉强度210 MPa;随着焊接电流继续增大,镁/钢界面的脆性反应层逐渐增厚,接头力学性能有所降低。

铝合金与不锈钢异种金属管TIG熔钎焊接研究

采用铝硅共晶焊丝对铝合金/不锈钢异种金属管进行了TIG熔钎焊接实验,研究了镀Zn层的挥发对接头性能的影响,分析了接头微观组织,测试了接头力学性能。研究结果表明,不锈钢表面镀Zn层能够增强液态钎料在钢表面润湿铺展及防止金属间化合物生成的作用,在多道焊过程中镀Zn层过热挥发失去了对钢表面的保护,在界面生成脆性的金属间化合物,并且Zn的挥发在接头中形成气孔缺陷;不锈钢界面层上部镀Zn层熔化严重,液态钎料对不锈钢产生溶蚀作用,Fe元素通过镀Zn层向液态Al-Si熔池中扩散,形成了枝晶状的Al-Fe金属间化合物,在界面层也生成了金属间化合物层,不锈钢界面层下部镀Zn层完整,起到了良好的保护作用;拉伸试件断裂于不锈钢与焊缝的界面处,接头为整体脆性断裂,抗拉强度达到105MPa。

铝/黄铜异种金属TIG熔钎焊接头显微组织与力学性能

采用Zn-2%Al(质量分数)药芯焊丝对5052铝合金和H62黄铜进行TIG熔钎焊搭接试验,并对接头显微组织、界面层结构及力学性能进行分析。结果表明:Zn-2%Al药芯焊丝在黄铜母材表面润湿性良好,能够获得较好的铝/黄铜熔钎焊接头。在黄铜侧过渡区形成块状和条状的Al Cu脆性金属间化合物相,同时在黄铜侧界面处形成Cu9Al4、Cu Zn金属间化合物层。随焊接热输入的增大,界面层厚度先增大后减小,接头拉伸载荷也是先增大后减小。焊缝中心区及界面层的显微硬度高于铝和黄铜母材的。接头拉伸时断于黄铜侧界面区,且断口为解理断裂。

黄铜辅助镁合金/不锈钢TIG熔钎焊研究

以0.3 mm厚的H62黄铜片为中间层,采用TIG焊的方法对AZ31B镁合金和304不锈钢板材进行搭接熔钎焊,观察分析了熔钎焊接头的宏观形貌及显微组织,测定了元素分布及力学性能。结果表明,在交流电流70 A、焊接速度100 mm/min的条件下,实现了镁合金和不锈钢的TIG熔钎焊。接头由焊缝区、钎缝区和熔合区三部分组成,钎缝区不锈钢一侧发生了不规则溶解,钎缝区显微组织由α-Fe、α-Mg及沿α-Mg晶界分布的少量的Mg-Cu-Al共晶体组成。熔钎焊接头的拉伸断裂发生在焊缝区,抗拉强度达到130 MPa。钎缝区钢一侧形成的不规则嵌入式组织结构明显提高了不锈钢与镁合金的界面的结合强度。

铜夹层AZ31B/TC4异种金属TIG熔钎焊研究

以厚度50μm的纯铜箔作中间层,利用交流TIG熔钎焊方法对AZ31B镁合金和TC4钛合金进行搭接焊,观察分析了焊接接头的宏观形貌及显微组织,测定了焊接接头的元素分布及抗拉强度。结果表明,在电流70 A、焊接速度120 mm/min的条件下可以实现镁钛异种金属的可靠连接,熔钎焊接头由焊缝区、镁合金母材的热影响区和镁/钛界面结合区三部分组成,其中镁/钛界面结合区呈锯齿状嵌入式结构,其显微组织由α-Ti、α-Mg及沿α-Mg晶界分布的Mg-Cu-Al共晶体组成;试样拉伸断裂发生在焊缝区与热影响区的交接处,抗拉强度达到140 MPa,锯齿状嵌入式结构提高了镁/钛界面结合强度。

电流对铝合金/钢TIG熔钎焊焊接接头性能的影响

用TIG熔钎焊的方法实现了5052铝合金与Q235低碳钢的对接。主要研究焊接电流对铝合金翩焊接接头显微组织及力学性能的影响。结果表明，在焊接速度85mm／min、送丝速度720mm／min以及氩气流量为10L／min的条件下，焊接电流110A的接头拉伸强度最高，达到70．09MPa。在铝合金闹焊接接头不同区域中，金属间化合物层的显微硬度最高，为337．61HV。

AlSi5/镀锌钢板TIG熔钎焊润湿铺展及界面行为

主要研究在TIG电弧加热条件下,使用不同焊接工艺参数对AlSi5钎料在镀锌钢板上的润湿与铺展及AlSi5钎料/镀锌钢板界面行为进行分析。用扫描电镜(SEM)观察钎料及界面层的微观形貌,测量界面层的厚度,并用能谱仪(EDAX)分析界面成分分布。试验结果表明,随着燃弧时间和电流的增加,AlSi5钎料在镀锌钢板上的润湿角逐渐减小和铺展面积逐渐增加。随着燃弧时间的增加,界面反应层的厚度逐渐增加,随着燃弧电流的增加界面反应层的厚度呈现先增加后减小的趋势,并发现当燃弧电流为交流80 A,燃弧时间为4 s时,界面层生成金属间化合物Fe2Al5,深入到钎料内部的为金属间化合物FeAl3。

中熵合金粉末对铝/钢熔钎焊接头组织性能影响

采用涂敷和预制2种方式加入CoCrNi中熵粉末,研究该合金化粉末对铝/钢TIG熔钎焊接头形貌和组织性能的影响。试验结果表明:钢侧坡口涂敷中熵合金粉时,钎接面有椭球状未熔CoCrNi颗粒层存在,颗粒周围缝隙由灰色的Al基体和Al 0.7 Si 3Fe 0.3填充,界面两侧Al、Fe无明显元素扩散,残余CoCrNi颗粒一定程度上起到了增强相作用,但是其大小和分布的不均匀性影响了液态AlSi_(5)焊丝的流动,背面焊缝包覆性差,形成了较高余高和底部未熔合缺陷。预制方式下CoCrNi粉熔化与钢界面结合良好,熔敷金属在铝和钢表面有较好铺展,接头成形好,界面两侧各元素发生相互扩散,界面生成了Al_(0.7)Si_(3)Fe_(0.3)、Co_(3)Fe_(7)、Fe(Cr,Ni)和Al_(0.9)Ni_(1.1),金属间化合物(IMC)层平均厚3.15μm。CoCrNi中熵粉末有效阻隔了Al-Fe金属间化合物生成,2种方式下接头强度均大于未添加中熵合金粉的接头,其中预制中熵合金粉的强度较高(86 MPa)。涂敷中熵合金粉的接头维氏硬度最高达到467HV,位于钎接界面近焊缝侧,预制中熵合金粉的钢侧出现软化区,接头维氏硬度最高为248HV,位于近钎接界面钢侧。

Al/Ti异种金属TIG熔钎焊接头的显微组织及力学性能

以AlMg^3焊丝对5052铝合金和Ti-6Al-4V钛合金进行TIG熔钎焊,获得了同时具有熔焊和钎焊双重特征的接头。采用BSE、EDS、XRD以及万能拉伸试验机对铝/钛熔钎焊接头微观组织及力学性能进行了研究。结果表明:在焊接过程中将钨极中心向铝合金一侧偏离焊缝中心线0.8 mm时,铝/钛接头钎焊界面形成2~4μm厚的锯齿状Ti Al+3反应层。在拉伸试验中,接头断裂发生在铝合金母材,最高抗拉强度达到185 MPa。

镍基合金/不锈钢TIG熔-钎焊工艺的研究

采用高温铜基S211焊丝对镍基合金/不锈钢进行了TIG熔-钎焊工艺试验,研究了焊接电流、电弧长度、焊接速度和送丝速度等工艺参数对焊缝成形的影响,并对接头性能进行了测试。研究结果显示,TIG熔-钎焊可以采用小的热输入来减少母材的熔化,适当减小焊接电流和增大焊接速度能够有效控制焊接热输入,保证焊缝成形,而适当增大电弧长度,可以增大电弧加热面积,有利于钎料的润湿铺展;通过剪切试验测得接头断裂于焊缝与不锈钢边界面处,接头抗拉强度达到195.0MPa。

外场复合电弧熔钎焊接镁合金和不锈钢异种接头的微观组织和机械性能的研究

本文采用一种新型的外场复合电弧熔钎焊接镁合金/不锈钢异种接头,其中焊丝采用4047铝硅焊丝。利用光学显微镜、扫描电镜、EDS和微观硬度测试来观测钎焊接头的微观组织和成分。结果表明,在外场复合的情况下,镁合金和不锈钢能形成良好的搭焊接头,外加磁场的存在能够促进焊缝金属元素的扩散,影响液态镁合金和钎料在不锈钢表面混合时的流动性和表面润湿性能,改变熔池的结晶状态,细化晶粒,抑制微裂纹,在0~0.5T的磁场强度范围内,随着外加磁场强度的增加,焊接接头的硬度和强度会得到显著地提高。

高能喷丸对汽车车身铝/钢TIG焊接头组织与力学性能的影响

采用TIG电弧为热源,铝-硅焊丝为填充材料,对5052铝合金与镀锌钢进行熔钎焊连接。焊后采用高能喷丸工艺对铝/镀锌钢焊接接头进行喷丸强化处理,并结合SEM、XRD、光学显微镜以及万能拉伸试验机等检测方法对铝/钢TIG熔钎焊接头微观组织和力学性能进行研究。试验结果表明:当喷丸强度为0.08 MPa时,铝/钢熔钎焊接头抗拉强度最大,为135 MPa。此时接头熔焊区的平均晶粒尺寸减小至51μm,且接头表面残余压应力达到52 MPa。在拉伸试验中断裂发生在接头熔焊区,断口表现为良好的韧性断裂特征。

喷丸对镁/钢焊接接头微观组织和力学性能的影响

采用TIG电弧为热源,AZ31B镁合金焊丝为填充材料,对AZ31B镁合金和镀锌双相钢进行熔钎焊连接。焊后采用高能喷丸工艺对镁/钢焊接接头进行强化处理,结合BSE、XRD、光学显微镜以及万能拉伸试验机等检测方法对AZ31B镁合金和镀锌双相钢的TIG熔钎焊接头微观组织和力学性能进行研究。结果表明:当喷丸强度为0.10 MPa时,镁/钢接头具有最大抗拉强度242 MPa,接头熔焊区的平均晶粒尺寸减小至34μm,且接头最大残余压应力达到81MPa;接头断裂位置位于镁合金母材,断面呈现良好的塑性断裂特征。

微弧氧化处理对碳钢表面耐LBE腐蚀性能的影响

目的以Q235钢为基材,制备微弧氧化陶瓷层,提高钢铁材料耐LBE腐蚀性。方法采用TIG熔-钎焊并添加ER4043焊丝的方法,对1.5 mm厚的5A06铝合金和3 mm厚的镀锌Q235钢进行焊接,焊后对接头进行280℃保温30 min的退火热处理。同时,采用合适的微弧氧化工艺在铝/钢焊缝表面制备微弧氧化陶瓷层,研究微弧氧化处理对钢材耐LBE腐蚀性的影响。结果采用TIG熔-钎焊的方法对铝/钢异种金属进行焊接时,铝/钢界面会不可避免地产生金属间化合物层,对铝/钢熔-钎焊接头进行280℃保温30 min的退火热处理后,金属间化合物层的厚度可达9～10μm,化合物层主要由Al_8Fe_2Si相和少量的[Al,Fe,Si]、Al_(13)Fe_4相组成,接头抗拉强度高达185 MPa,且断裂发生在铝母材处。微弧氧化处理可使焊缝表面原位生成均匀的陶瓷层,陶瓷层表面呈"火山状"形貌,且"火山状"物质的中心有较多不同尺寸的放电微孔。陶瓷层主要由α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3和莫来石相组成,且其表面粗糙度较低。Q235钢经过腐蚀后,表面出现较多的腐蚀坑,Pb、Bi元素向碳钢内部扩散;而陶瓷层经过腐蚀后,表面没有明显的腐蚀现象。结论微弧氧化处理可显著提高钢铁材料耐LBE腐蚀性,阻碍Pb、Bi元素向钢铁内部的扩散。

紫铜和低碳钢异种材料焊接工艺研究

本文采用不同焊接电流和预热方式,对紫铜和低碳钢进行氩弧焊试验。分析了焊接接头各部位的金相组织,测试了焊接接头力学性能,发现140A预热条件下的焊接接头力学性能要优于不预热焊接接头,增大焊接电流至180A,接头的力学性能同样得到改善。