Interfacial Characterization and Mechanical Property of Ti/Cu Clad Sheet Produced by Explosive Welding and Annealing

It was aim to investigate the interfacial microstructure and shear performance of Ti/Cu clad sheet produced by explosive welding and annealing. The experimental results demonstrate that the alternate distribution of interfacial collision and vortex of flyer layer forms in the interface a few of solidification structure. TEM confirms that the interfacial interlayer contains obvious lattice distortion structure and intermetallic compounds. It interprets the explosive welding as the interfacial deformation and thermal diffusion process between dissimilar metals. The interfacial shear strength is very close to the Cu matrix strength, which is determined by the mixture of the mechanical bonding and metallurgical bonding. Several cracks exist on the shear fracture owing to the intermetallic compound in the interfacial solidifi cation structure and also the probable welding inclusion.

镁/铝层状复合板材搅拌摩擦焊焊接行为

采用搅拌摩擦焊(FSW)方法对爆炸焊方法制备的镁/铝层状复合板进行焊接,对不同焊接速度条件下焊接接头的微观组织、物相以及力学性能进行分析。结果表明:镁/铝层状复合板的搅拌摩擦焊焊接接头界面连接效果良好,热机械影响区和热影响区界线不明显,搅拌区内镁、铝交替分布呈条带状,在搅拌区、热机械影响区和热影响区形成了Al_(3)Mg_(2)和Mg_(17)Al_(12)金属间化合物,焊接缺陷主要为界面处金属没有及时填充形成的隧道孔洞;焊接接头横截面硬度呈“W”形分布,搅拌区的硬度从铝侧→界面→镁侧逐渐降低;FSW焊接接头的抗拉强度最大可达94.5 MPa,伸长率为6.7%,断裂机理为金属间化合物的脆性断裂和金属基体镁/铝的韧性断裂。

钢/铝回填式搅拌摩擦点焊接头界面形貌和组织研究

采用回填式搅拌摩擦点焊实现了钢和铝合金板的连接。利用光学显微镜、扫描电子显微镜和电子探针X射线显微分析仪等设备观察了钢/铝点焊接头的界面形貌,并分析了钢/铝点焊接头的力学性能与界面形貌的关联机制。结果显示,钢/铝点焊接头的断裂类型为钮扣断裂,力学性能较好。钢/铝点焊接头结合良好,未见明显的焊接缺陷。在钢/铝点焊接头界面处可以观察到钩状结构和漩涡结构,这些结构提供机械互锁效果,有利于母材的结合。钢/铝点焊接头界面处形成了主要元素为Al、Fe和Si的金属间化合物层。有效的冶金结合和机械结合是钢/铝点焊接头性能良好的主要原因。

钛/钢复合板爆炸焊接试验及结合界面研究

为探讨造成钛/钢爆炸焊接复合板结合质量差、末端易出现不同程度开裂区域的原因,进行了钛/钢复合板的爆炸焊接试验,并对结合界面进行了光学金相分析(OM)、电镜扫描(SEM)及能谱线扫描(EDS)。结果表明,平行于结合界面的剪应力是结合界面的主要受力状态;复合板末端处平行于结合界面的剪应力过大、沿部分已焊接界面和Fe基体一侧撕裂,是造成复合板末端开裂的主要原因;优化装药工艺可减小结合界面脆性金属间化合物层的厚度、减缓末端的开裂程度,并显著提高焊接质量。

铜/钢爆炸复合板浸铝铸件的界面组织

采用扫描电镜技术观察和分析了爆炸复合铜 /钢板浸铝铸件的铝 /钢界面组织 ,用面扫描探明了界面组织中主要成份的分布 ,结合粉末样品的X射线谱确定了界面组织的相组成 ,用拉剪方法测得了界面的结合强度。结果表明 :爆覆在钢板上的铜全部溶入铝液中 ,界面上出现了Fe2 Al5与FeAl3 两层连续的中间化合物 ;同时界面附近还出现了FeAl3 颗粒相 ,这种颗粒相的形成可能和浸铝用钢板的爆炸焊接组织有关。界面的结合强度为 80 .5MPa。

镁合金层状复合材料的爆炸焊接研究

为获得兼具镁合金与其他金属优点的层状复合材料,按照Stivers,Wittman模型,计算动态参数,选取下限工艺,进行AZ31B镁合金与1060铝合金、5083铝合金、T2铜合金、TA2钛合金、S31603不锈钢、Q345R钢的爆炸焊接实验。结果表明:AZ31B镁合金作为基板与1060铝合金复合率超过90%,与其他材料复合率低于50%(不含Q345R钢);与5083铝合金复合的界面结合强度最低。AZ31B镁合金作为复板与1060铝合金、T2铜合金、TA2钛合金、S31603不锈钢、Q345R钢复合率均超过90%,与5083铝合金的复合率只有15%,且复层均脆性断裂严重。这是由于AZ31B镁合金与5083铝合金都含有Mg、Zn等低熔点元素,在爆炸焊接界面易气化、熔化易生成金属间化合物,导致复合率与结合强度偏低。AZ31B镁合金具有密排六方结构,塑性变形能力差的特性。随着应变速率增加,强度增加,塑性降低,导致严重脆性断裂。

5083Al/1060Al/TA1/Ni/SUS304五层爆炸复合板退火组织演化及力学性能

为改善5083Al和304不锈钢爆炸焊接质量,提升隔热效果,本研究采用1060Al、TA1和Ni作夹层材料,制备了具有热传导梯度的五层爆炸复合板。为消除爆炸焊接后的残余应力,减少绝热剪切带和微裂纹等缺陷,采用550℃×60min退火工艺对五层爆炸复合板进行退火处理,并通过SEM、EBSD和万能试验机等手段,分析研究退火对其组织演化及力学性能的影响。结果表明:五层爆炸复合板的4个焊接界面均呈波形,且在界面处存在微裂纹、孔洞、绝热剪切带和漩涡区等缺陷。经退火处理,4个焊接界面均发生不同程度的再结晶,微裂纹、绝热剪切带等缺陷得到有效改善;5083Al/1060Al/TA1界面的β相和Al-Ti金属间化合物增多,TA1/Ni界面在原TiNi3熔化层的基础上新增TiNi熔化层和Ti2Ni熔化层。界面抗拉剪强度均有所降低,但均仍远高于相应国标使用要求;拉脱试样在5083Al/1060Al界面断裂分离。

钛/钢爆炸复合板界面连接机理与力学行为（英文）

表征了钛/钢爆炸焊接复合板的界面组织和剪切性能,研究了爆炸复合过程的界面结合机理。结果表明,在金属板之间形成了波状界面组织,剧烈塑性变形造成钢基体发生明显的塑性流动,并在界面形成连续的漩涡特征。TEM和XRD检测证实界面存在纳米尺度的过渡层,并包含有固溶体组织和少量金属间化合物。波状界面组织改善了复合板沿爆炸方向的界面剪切强度,剪切断口显示漩涡组织发生韧性断裂特征。

热处理温度对铝钢复合板界面组织和性能的影响

作为船舶钢质主船体和铝质上层建筑的过渡连接件,铝钢复合板的性能将直接影响船舶建造的质量。采用SEM、XRD和硬度测试等方法,研究了热处理温度对Al-Al-Steel爆炸复合板的铝钢界面微观形貌、物相组成及硬度的影响。通过拉脱和剪切试验,得到了不同热处理温度下界面结合强度的变化规律。结果表明,随着热处理温度从315升高到550℃,纯铝层金属的硬度从47HV降低到21HV,发生明显的软化;当热处理温度达到450℃时,在界面处形成了一层呈连续分布的Fe-Al金属间化合物,新形成的化合物类型为Fe2Al5和FeAl3;并且FeAl金属间化合物的厚度随着温度的升高而增加。在上述因素的共同作用下,最终导致铝钢界面的结合强度随着热处理温度的升高而不断降低,其中Fe-Al金属间化合物的形成是强度降低的主要原因。