钢结硬质合金与钢连接技术的研究现状

钢结硬质合金具有合金钢的优良力学性能和硬质合金的高耐磨性、高硬度的特点,具有良好的性价比,如何将钢结硬质合金与大型耐磨部件金属基体形成牢固的冶金结合,已成为提高设备整体耐磨性和使用寿命的技术关键,通过总结钢结硬质合金与钢的不同冶金结合形式、原理和特点,并概述了近年来国内外学者在此领域所取得的研究成果,具体介绍了镶铸、钎焊、扩散焊、激光焊、电弧焊等连接方法的研究现状,重点总结了这些连接方法的适用范围以及在使用过程中存在的问题,特别是钢结硬质合金与钢基体的界面结合情况进行了统计分析,最后,通过对现有技术的归纳总结,展望了未来实现钢结硬质合金与钢基体良好冶金结合的研究和发展方向.

母材碳含量对异种钢焊接熔合区形态的影响

利用扫描电镜及能谱分析技术，系统地研究了相同焊接工艺条件下，母材碳含量对异种钢焊接熔合区形态的影响。结果发现随碳含量增加，熔合区中的类马氏体层消失，呈锯齿状的部分熔合区增宽。对其产生机理现进行了探讨，认为一般的焊接特征区划分方案不完全适用于异种钢焊接情况。

Q235钢/6061铝合金TLP扩散连接组织性能

在开放环境下,使用氩气保护,对Q235和6061铝合金异种金属的瞬时液相扩散连接工艺与组织进行了研究。采用Al-Si-Cu-Zn箔中间层,压力4 MPa。研究表明,釆用瞬时液相扩散连接工艺可以实现钢/铝异种金属的焊接,在590℃等温5 min获得了结合良好的接头,接头剪切强度为22 MPa,没有钎焊时容易出现的金属间化合物。

激光胶接焊镀锌钢/铝合金的显微组织与性能

采用光纤激光器对1.4 mm厚的DC56D+ZF镀锌钢和1.2 mm厚的6016铝合金平板试件进行有无胶层加入的激光搭接焊和耐蚀性实验,利用卧式金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、微机控制电子万能试验机等分析胶层加入前后焊接接头的金相组织、断口形貌、界面元素、腐蚀速度、腐蚀产物形貌与成分以及接头力学性能,探讨胶层影响钢/铝焊接试样耐腐蚀性能的作用机制。结果表明:激光功率1650 W,焊接速度35 mm/s,离焦量+3.0 mm,Ar为保护气体且流量为20 L/min的工艺条件下,加入胶层,焊接试样正面焊缝均匀连续,无气孔和裂纹等缺陷;胶层的加入改善了搭接焊中因间隙而产生的热传递受阻现象,与未加胶层相比,横截面金属平板试件间隙减少,熔深值增大;胶层受激光作用分解形成气体和固体残留物,改变铝合金表面高反射率状况,加大铝合金对激光能量的吸收,钢/铝熔融金属冷却后互相嵌入,与未加入胶层相比,钢/铝界面分界线不十分连续;激光焊接中加入胶层,焊接接头抗剪强度与平均剪切力分别为41.45 MPa和1.04 kN,力学性能并没有因为胶层的加入而减弱;同等腐蚀条件下,焊接试样腐蚀方式为电偶腐蚀,腐蚀产物主要为Fe2O3、FeO(OH)、Fe6(OH)12CO3,与未加入胶层相比,焊接试样腐蚀速度减慢,耐蚀性提高;由于胶层具有绝缘性,可以抑制阳极和阴极之间的电子交换,减缓电偶腐蚀,因此,胶层的加入明显提高了钢/铝焊接试样的耐腐蚀性能。

铜/镀镍钢微电阻点焊接头形成机理

采用微电阻点焊对纯铜和镀镍钢片异种金属进行了点焊连接,通过拉剪试验、光学显微镜、扫描电镜和能谱分析,研究了镀层金属镍在铜/镀镍钢片微电阻点焊冶金过程中对接头形成和接头强度的影响.结果表明,铜/镀镍钢片微电阻点焊接头的形成机理包括固相连接和熔化连接,其形成过程为:铜和镀层镍在锻压力和析出热量下,形成固相连接;在铁和镀层镍之间开始熔化;镀层镍被熔化的金属向边缘处挤压,镍在边缘处与铁、铜形成了新的组织;熔核的形成.在两种不同的接头形成机理下,其拉伸断口都有呈抛物线状或拉长的韧窝出现.

蠕变状态下高强匹配异种钢接头力学特性分析

本文利用有限元计算了高强匹配异种钢接头在蠕变状态下的应力应变场。计算结果表明，接头的应力应变呈不均匀分布特性。在焊缝界面区，应力应变分布梯度取决于焊缝和母材之间的蠕变强度比бｃｗ／бｃｂ，最高应力位于бｃｈ／бｃｌ界面的高强焊缝侧，最高应变集中在бｃｈ／бｃｌ界面的低强母材侧。增大焊缝宽厚比ｈ／Ｈ可提高接头的蠕变抗力。

镁合金/不锈钢钨极氩弧焊熔钎焊接头结合界面微观组织分析

以黄铜为中间层,采用钨极氩弧焊对AZ31B镁合金和304不锈钢进行搭接熔钎焊,观察分析了接头结合界面处的显微组织,并测定了元素分布。结果表明,在交流电流70 A、气流量15 L/min、焊接速度1.5 mm/s的条件下,实现了镁合金和不锈钢的搭接熔钎焊。结合界面由铺展区、缩裂区和氧化区3部分组成。在铺展区,镁合金在不锈钢表面润湿铺展良好,形成有效的连接,结合力最强;在缩裂区,部分位置有收缩形成的缝隙,削弱了界面结合力,结合力低于铺展区;在氧化区,镁合金被氧化,只与不锈钢的表面形成微弱的连接,结合力最弱。添加黄铜夹层,增强了镁合金在不锈钢表面的润湿铺展,增加了铺展区的长度,从而增加了界面结合力。