轻量化铝/钢与铝/铜焊接新方法——搅拌摩擦钎焊与搅拌摩擦点钎焊

综述了Al/Fe搅拌摩擦对接焊与搭接焊的改进工艺。其中,重点分析了Al/Fe搅拌摩擦搭接焊与搅拌摩擦点焊存在的共性与个性问题,介绍了由西安交通大学开发的相应改进工艺:搅拌摩擦钎焊与搅拌摩擦点钎焊;分析了其宽幅去膜特征与影响因素。搅拌摩擦钎焊与搅拌摩擦点钎焊均采用无针搅拌头兼作热源与力源,并辅之以冶金措施——能显著溶解母材的钎料;利用轴肩的间接扭转与微剪切的机械作用预先破膜,并持续促进钎料/母材之间的反应、溶解、混合及挤出;最终在氧化膜随液相挤出后可获得洁净母材之间的扩散结合。搅拌摩擦钎焊与搅拌摩擦点钎焊可避免基于单一塑性流动的搅拌摩擦焊与搅拌摩擦点焊存在的匙孔、钩型缺陷、焊接面积窄小、搅拌区上下混合不足及搅拌针针尖磨损等问题。

搅拌摩擦对接焊根部弱连接特征、成因及液相溶解消除方法

搅拌摩擦对接焊根部弱连接缺陷(kissing bond, KB)源于针长短(搅不到)、针尖细(搅不动)及无法横向加压机构(加压难),而且对压入深度的微幅波动敏感,因此成为具有一定不确定性的难以根除的棘手缺陷。为了消除根部弱连接缺陷,分析综述了KB的成因、特征与现有消除方法,在搅拌摩擦钎焊的研究基础上,提出了"根部钎焊辅助的搅拌摩擦对接焊"新方法,即在根部下方与垫板之间预置能与母材发生共晶反应的钎料(视需要在根部界面间预置钎料),在形成液相后,向上溶解位于针尖下方的薄层固态母材(温度高、变形大),实现根部去膜与根部混合,达到消除KB缺陷的目的。该方法具有免除二次减薄、降低对焊接根部塑性流动苛求的优点。

搅拌摩擦钎焊(FSB)新工艺及其在Al/Ti搭接焊与Al/Fe复合管制备中的应用

搅拌摩擦钎焊(FSB:Friction Stir Brazing)采用无搅拌针工具并辅之以能与母材发生共晶反应的钎料,通过挤出共晶液相带出氧化膜,以此代替塑性流动实现去膜并拓宽焊幅,从而解决了搅拌摩擦搭接焊中存在的搅拌区内上/下混合困难、搅拌区边缘存在钩型缺陷并易延伸入搅拌核区内、焊幅狭窄、匙孔与针的磨损问题。相比传统炉中钎焊,FSB具有强机械去膜能力,可改善润湿性,能在大气环境下施焊。简要综述了搅拌摩擦焊与钎焊两种方法新发展(熔-钎焊、超声波辅助钎焊、搅拌摩擦钎焊;其中后两者为国内研究人员所发明),主要介绍了利用FSB进行铝板与高强高活性Ti材(Al/TC4)、高约束应力的管材(Al/Fe复合方管)的焊接与复合结果;证明了FSB具有在大气环境下进行Al与异种金属(钢、钛等)搭接焊或层状复合的应用前景。