钛/钢异种金属焊接的研究现状

实现钛与钢异种金属间的有效连接比较困难。为了探寻钛/钢的有效连接方法,在分析钛/钢异种材料的焊接性基础上,对钛/钢异种金属间的激光焊、电子束焊、激光-电弧复合焊等研究现状进行探讨。生成于接合界面的脆性金属间化合物是严重限制钛/钢异种金属接头性能的主要因素;选用合理的焊接工艺和添加适宜的中间层是实现钛/钢有效连接的重要途径。提出采用双层或多层金属的中间层来抑制界面金属间化合物生成是今后的研究方向。     

铝/钢异种金属旋转摩擦焊接研究现状

根据铝/钢异种金属焊接冶金特点及旋转摩擦焊接工艺特点,分析认为旋转摩擦焊最适合铝/钢异种金属轴对称件焊接的工艺。分别介绍了连续驱动摩擦焊和惯性摩擦焊接工艺对铝/钢异种金属焊接接头的组织和性能的影响。总结了铝/钢异种金属摩擦焊接技术研发中亟待解决的主要科学问题,铝/钢旋转摩擦焊过程中摩擦界面及其附近剧烈的塑性流变对IMCs生成的影响规律和机制需要进一步的研究;需要开发相应的工艺措施促进铝/钢接头界面上形成以Fe-Al IMCs为标志的冶金结合,并使IMCs层厚度均匀化。最终指明,研究揭示铝/钢摩擦界面IMCs生成机理、相的组成、形态、分布等冶金行为,对铝/钢旋转摩擦焊接头的组织性能调控具有重要意义,也是铝/钢异种金属焊接结构性能保证的理论基础。     

铝/钢预置Cu镀层激光搭接焊接头组织及力学性能

为研究以预置Cu镀层为中间层的铝/钢异种金属的激光焊接行为,在6061铝合金与DP590双相钢2种母材表面电镀Cu层,对预置Cu镀层的6061铝合金与DP590双相钢进行了激光搭接焊。利用扫描电镜、能谱仪、拉伸试验及显微硬度试验对接头的显微组织及力学性能进行了研究。结果表明,0.5 mm等厚的6061铝合金/DP590双相钢的预置Cu镀层激光搭接焊的优化工艺参数为激光单脉冲能量为10 J,脉宽为6 ms,频率为15 Hz,Cu镀层厚度为60μm,铝/钢搭接焊缝的抗拉强度为59.8 MPa。预置Cu镀层起到了阻隔作用,能够减弱铝/钢的直接扩散,有效抑制了Fe-Al硬脆性金属间化合物的形成,提高了焊缝的抗拉强度,降低了焊缝显微硬度。随着预置Cu镀层厚度的增加,铝/钢焊缝的熔合界面变得更为光滑。     

铝/钢预置Cu镀层激光搭接焊接头组织及力学性能

为研究以预置Cu镀层为中间层的铝/钢异种金属的激光焊接行为,在6061铝合金与DP590双相钢2种母材表面电镀Cu层,对预置Cu镀层的6061铝合金与DP590双相钢进行了激光搭接焊。利用扫描电镜、能谱仪、拉伸试验及显微硬度试验对接头的显微组织及力学性能进行了研究。结果表明,0.5 mm等厚的6061铝合金/DP590双相钢的预置Cu镀层激光搭接焊的优化工艺参数为激光单脉冲能量为10 J,脉宽为6 ms,频率为15 Hz,Cu镀层厚度为60 μm,铝/钢搭接焊缝的抗拉强度为59.8 MPa。预置Cu镀层起到了阻隔作用,能够减弱铝/钢的直接扩散,有效抑制了Fe-Al硬脆性金属间化合物的形成,提高了焊缝的抗拉强度,降低了焊缝显微硬度。随着预置Cu镀层厚度的增加,铝/钢焊缝的熔合界面变得更为光滑。 创新点： 采用脉冲激光焊对预置Cu镀层的6061铝合金和DP590双相钢进行搭接焊,预置Cu镀层能够控制合金元素对铝/钢焊缝质量的影响,有效提高铝/钢搭接焊缝的力学性能。     

基于Ti中间层的AZ31镁合金/6061铝合金电阻点焊研究

通过添加钛箔中间层,研究了镁/铝合金异种金属电阻搭接接头的微观组织与力学性能。研究结果表明,添加0.2mm厚度钛箔中间层可以大幅提高镁/铝异种金属电阻点焊接头的结合强度,接头的最大拉剪力随焊接电流的增大先增大后减小;当焊接电流为14kA时,最大拉剪力达到最大为2.2kN。铝钛界面处有TiAl₃生成,接头断裂在镁侧热影响区上,经过换算接头的剪切强度能够达到156MPa。通过SEM和EDS分析,添加钛中间层阻断了镁合金和铝合金的相互扩散,钛中间层阻碍了Mg-Al金属间化合物的生成,从而大大提高接头的结合强度。     

镁/钢异种金属激光焊接现状

主要阐述了激光焊接在镁/钢异种金属焊接中的应用,分析了镁/钢两者之间的焊接性.针对镁/钢异种金属焊接方面存在的难题,目前解决的方法可归纳为3种类型:添加中间层、激光熔钎焊和激光-电弧复合焊接.对这3类方法的优缺点进行了系统讨论.     

银中间层对钢/铝激光双道焊接头组织与性能的影响

对钢/铝接头直接采用激光焊接时,接头极易产生脆性Fe-Al金属间化合物.针对该问题,采用激光双道焊接方法研究了银中间层对304不锈钢/6061铝合金焊接接头微观组织及力学性能的影响.结果表明,预置银为中间层,采用双道激光焊接工艺,焊后接头成形良好;组织分析表明,焊缝区域明显分为靠近铝侧的区域A和靠近钢侧的区域B,区域A由富银相和富铝相混合组成,区域B由纯银(区域B1)和奥氏体相(区域B2)组成.此外,焊缝中未出现脆性Fe-Al金属间化合物.力学性能测试结果显示,断裂发生在接头处的纯银区,抗拉强度为175.59 MPa,断后伸长率约为3％.     

钢-铝异种金属激光焊研究现状与展望

以钢-铝异种金属激光焊为研究对象,主要从钢-铝接合界面调控技术、焊接过程检测技术和添加中间层及外加辅助能场3个方面：分析了其国内外的研究现状,并对钢-铝激光焊的发展趋势进行了展望。     

铝/钢搅拌摩擦焊金属间化合物调控研究进展

铝/钢异种金属的可靠连接是汽车行业实现轻质节能设计的重要途径. 铝和钢的热物理性能和化学性能差异大,采用固相焊方法连接较为适宜. 搅拌摩擦焊(friction stir welding, FSW)具有热输入低、高温停留时间短和焊接变形小等特点,在连接铝/钢异种金属上具有较大的优势和潜力. 铝/钢异种金属FSW高质量的核心技术之一为界面金属间化合物的调控. 基于铝/钢FSW固相连接机制,文中从焊接参数(焊接速度、焊具转速、偏移量、倾斜角和下压量)、焊具结构(搅拌针形貌、螺纹及锥角)和中间层(铝和锌等)设计等方面对界面金属间化合物调控的研究现状进行了综述,并围绕接头承载能力的提升总结了铝/钢FSW新技术(匙孔填充、自铆接及外源辅助FSW),并进一步展望了铝/钢FSW的发展趋势.     

钛合金与铝合金异种金属焊接的研究现状

对钛/铝异种金属焊接过程中脆性Ti-Al金属间化合物的控制方法进行了综述，介绍了熔化焊(激光焊、电子束焊)、钎焊、熔钎焊、扩散焊、搅拌摩擦焊及爆炸焊的研究现状，并对存在的问题与发展趋势进行了讨论。结果表明，钛/铝焊缝中极易形成脆性的Ti-Al金属间化合物，导致钛/铝接头强度的降低。在激光焊、电子束焊过程中，通过热源偏移的方式可以降低Ti-Al金属间化合物含量；采用合理的中间层，既能降低Ti-Al金属间化合物的含量又能形成塑性更好的金属间化合物。采用熔钎焊工艺并选用合适的填充材料，可以有效地抑制Ti-Al金属间化合物的生成。采用扩散焊工艺、通过添加中间层、在钛表面渗铝及合理控制工艺参数，能有效减少Ti-Al脆性金属间化合物的生成，但接头的抗拉强度不高。采用搅拌摩擦焊并通过添加中间层抑制钛/铝接头中Ti-Al脆性金属间化合物的形成，获得性能良好的钛/铝接头，但会受到焊件的形状的影响。采用爆炸焊工艺，可以细化界面中的金属颗粒，提高钛/铝接头的强度。     

Effect of process parameters on microstructure and properties of laser welded joints of aluminum/steel with Ni/Cu interlayer

The effects of laser parameters and interlayer material on the microstructure and properties of the welded joint between 6061 aluminum alloy and stainless steel were studied. The results show that the density and microstructure of the welded joint can be optimized by changing the laser power with 0.05 mm Cu foil and 0.1 mm Ni foil as interlayer. A large number of new Cu–Al binary phases were found near the aluminum alloy, which effectively inhibited the formation of the binary brittle phase of Fe–Al. The maximum shear force of 1350.96 N was obtained with laser power of 2200 W. The shear force of the welded joint increased to 1754.73 N when the thickness of the Cu foil thickness changed to 0.02 mm.     

大截面钢/铝摩擦焊接头力学性能及显微组织分析

针对大截面铸态纯铝与Q235钢异种金属.采用连续驱动摩擦焊技术进行焊接试验,通过光学显微镜观察、电子探针分析、常温和高温拉伸性能及硬度测试,探讨了其焊接接头的微观组织和力学性能.研究表明,大截面铸态纯铝与Q235钢间具有良好的摩擦焊接性,焊接接头强度等于或高于铝基材;高温条件下,试样均断于铝端母材,抗拉强度随着温度的升高呈现出明显的下降趋势,而伸长率随温度升高而增大;焊接接头在近缝区发生了晶粒细化,在粘塑性层内发生了一定程度的原子扩散,形成扩散层.     

镀锌钢一6016铝合金异种金属加入中间夹层铅的激光焊接

对1．2mm厚镀锌钢板和1．15mm厚6016铝合金平板试件进行了加入中间夹层铅的激光搭接焊试验,通过调整焊接工艺参数获得最佳焊接成形,利用卧式金相显微镜、扫描电镜、x射线衍射、微机控制电子万能试验机等手段研究了焊接接头各区域的金相组织、断口形貌、主要物相与接头力学性能．结果表明,在钢／铝激光焊中添加中间夹层铅,焊接接...     

合金元素对铜/钢接头连接机理及性能的影响

采用HS201实心焊丝、Cu-Si药芯焊丝、Cu-Ni药芯焊丝3种不同的焊接材料对T2铜和304不锈钢异种金属进行了熔化极气体保护焊接试验. 主要研究了合金元素(Si,Ni)对T2铜/304不锈钢连接机理及焊接接头微观组织、力学性能的影响. 结果表明,采用3组焊丝得到的焊缝成形良好,且焊接接头的横截面均未出现明显的宏观缺陷;HS201焊接接头和Cu-Si焊接接头的钢母材与焊缝交界处均发现了明显的过渡区域,其组织可分为富铁相和富铜相;Cu-Ni焊接接头中不存在明显的过渡区域,且焊缝中出现了较多的富铁相,多以树枝晶的形态存在;Si,Ni元素可以显著提高焊缝的冲击韧性,其中Cu-Ni焊缝的室温冲击吸收能量最高(A_KV=54 J),可达铜母材的83%以上;Cu-Ni焊接接头的焊缝区中,硬度值较高的区域占比最大,Cu-Si焊接接头次之.     

Al/Ni异种金属超声波点动焊接工艺及界面组织分析

对1060铝合金和N4镍合金异种金属进行了超声波点动焊接,优化了焊接工艺,分析了接头界面组织,焊接接头组织微观形貌和力学性能.结果表明,超声波焊接能够实现1060铝合金和N4镍合金异种金属的有效连接,能够得到韧性和强度都很高的焊接接头;确定了铝镍异种金属超声波焊接的焊接工艺参数为焊接压力25.2~36.0 MPa,焊接时间75~85 ms;当焊接压力为32.4 MPa,焊接时间为85 ms时,抗剪强度超过铝侧母材.焊接接头界面的XRD和EDS分析结果表明,接头界面存在由Al,Ni两种元素互扩散而形成的2 μm厚的反应扩散层.     

镍中间层对铝/镁异种金属搅拌摩擦焊接头微观组织的影响

采用搅拌摩擦焊(friction stir welding, FSW),引入厚度为0.05 mm镍箔作为中间层,在焊接速度不变条件下,采用不同转速对厚度为4 mm的6061铝合金和AZ31镁合金进行平板对接,对接头进行系列微观组织表征及力学性能测试,探讨转速对接头中镍颗粒分布状态,金属间化合物(intermetallic compounds, IMCs)种类与分布及接头强度的影响规律. 研究结果表明:与未引入中间层接头相比,引入镍改变了铝/镁异种金属FSW接头焊核区(weld nugget zone, WNZ)中IMCs种类及分布,WNZ存在明显的镁合金与铝合金相间的带状组织,其上分布着絮状Al₁₂Mg₁₇、颗粒状Mg₂Ni、层状Al₃Mg₂及大小不一的镍箔颗粒;随着转速增加,镍箔颗粒分布愈加均匀,Al₃Mg₂数量相对减少,且脆性Al₃Mg₂由连续分布逐渐演变为断续分布;当转速为750 r/min时,接头抗拉强度达到最大值,与未引入中间层接头相比,引入镍中间层接头抗拉强度提高了56 MPa,达到镁合金的56.9%.     

Laser welding/brazing of 5182 aluminium alloy to ZEK100 magnesium alloy using a nickel interlayer

Aluminium alloy and magnesium alloy were successfully joined by using laser welding/brazing technology via a nickel interlayer. Microstructure and mechanical properties of the dissimilar Al/Mg joints with and without a nickel interlayer were comparatively investigated. No joints were achieved without a nickel interlayer; after welding, specimens were separated without applying any force. By inserting a nickel interlayer, sound metallurgical bonding were obtained at the interfaces. Hence, the joint strength reached 410 N with the failure at Mg/Ni interface. The influence of Ni interlayer on the weld defect, microstructure and joint strength was studied, and the joint formation mechanism was also discussed.     

钒/镍复合中间层扩散焊接钨与钢的界面结构及力学性能

通过添加钒/镍复合中间层,在1 050℃/10 MPa/1 h的工艺条件下,对钨/钢异种材料进行真空扩散焊接.采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、电子探针(EPMA)、纳米压痕、X射线衍射对接头的微观组织、元素分布及显微硬度进行分析和测试;对焊接接头的拉伸性能进行测试,并对拉伸断口的形貌特征,元素分布及物相组成进行分析.结果表明,采用钒/镍复合层可实现钨与钢的可靠焊接;钨/钢焊接接头界面区由钨-钒固溶体层、未反应的钒层、钒-镍界面层、未反应的镍层、镍-铁固溶体层五部分组成,其中钒-镍界面层结构为碳化钒层/钒-镍金属间化合物和碳化钒混合层/钒-镍金属间化合物层;钒/镍界面由于硬脆碳化物与金属间化合物的产生,具有最高的显微硬度,硬度高达9.7 GPa;接头强度达164 MPa,断裂点位于含脆性相碳化钒及钒-镍金属间化合物的钒/镍界面.     

Welding austenitic steel to copper with the defocused radiation of a fibre laser

Special features of producing butt welded joints between 12Cr18Ni10Ti austenitic steel and M1 copper by laser welding are investigated. Welding was carried out without filler or intermediate material. The defocused beam of the fibre laser, displaced to the austenitic steel, was used. The welded joints in dissimilar materials produced in the selected conditions were without defects and their strength was comparable with the M1 copper parent metal. The tensile tests and hardness measurements were carried out on the resultant welded joints. The microstructure of the welded joints was investigated and the transition zone was examined by chemical analysis.