电场对2219铝合金扩散连接界面愈合及力学性能的影响

采用电场辅助2219铝合金扩散连接，分析了粗糙度对界面愈合的影响以及电流作用时间和保温时间对结合界面组织和接头性能的影响。在反应温度为540℃下，分别施加6、11、16 min电场处理，随后在16 min电流时间下进行2、4、6、8 h等4组固态连接对比试验。结果表明，适当增加表面粗糙度(R_a)可以破裂界面中连续氧化物层，当R_a=0.382μm时最佳，界面两侧第二相分散分布，元素相互扩散形成有效连接。随着电场的施加，晶界处大量第二相溶解，氧化物在界面破裂，界面线难以分辨，电场能为连接界面共有晶粒的形成提供了充分的驱动力，施加时间越长，促进作用越明显。在温度为540℃、保温时间为6 h、电流密度为80 A/cm²施加16 min电场处理下扩散连接接头强度达到140 MPa,为基体的89.6%。     

后期固溶处理对2205双相不锈钢超塑性扩散连接的影响

针对2205双相不锈钢超塑性扩散连接结构中σ相易导致构件性能差的问题,对2205双相不锈钢超塑性扩散连接后的试样进行后期固溶处理,发现固溶处理能够溶解组织中的σ相,提高扩散连接接头性能。2205双相不锈钢在1 000℃,10MPa保温保压5min,条件下扩散连接后的界面结合强度为430MPa,基体强度为780MPa。经过1350℃,10min的固溶处理后,界面结合强度达530MPa,比固溶前提高了约23%。固溶时间10min,固溶温度1 050℃~1 350℃时,固溶后的界面结合强度均高于固溶前,但界面结合强度随固溶温度的升高逐渐下降,当固溶温度为1 050℃时,界面结合强度达685MPa,达到固溶前基体强度的88%。     

保温时间对20G/316L异种金属TLP焊接接头组织及性能的影响

以非晶态Ni箔为中间层材料,采用高频感应加热系统,对20G/316L进行了瞬间液相扩散(TLP)连接试验,研究了保温时间对接头界面组织、元素扩散迁移情况以及力学性能的影响。结果表明,在焊接温度为1 120℃,保温时间为30～60 min时,20G碳钢与316L不锈钢之间能实现较好的连接;在焊接过程中,不锈钢侧基体中有碳化物析出,且随着保温时间的延长,类奥氏体组织逐渐形成;在较短的保温时间里,中间层Ni元素优先向不锈钢侧扩散,形成一定宽度的扩散层;随着保温时间的增加,碳钢侧界面出现弯曲,界面元素互扩散通量增大;当保温时间增加至50 min时,界面元素扩散充分,细小的奥氏体组织重新生成,接头抗剪强度达到峰值(351 MPa)。     

TC4钛合金扩散连接工艺研究

通过正交试验研究了TC4钛合金的真空扩散连接工艺,进行了扩散连接接头的剪切强度试验。通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)等分析手段,研究扩散连接温度、压力、时间等参数对TC4真空扩散连接质量及扩散连接接头剪切强度的影响。结果表明:扩散连接温度920℃,压力3 MPa,保温保压30 min时,扩散连接界面完全与基体相融,局部微孔等缺陷基本消失,孔洞弥合率达到98.63%,扩散连接接头的剪切强度为467.83 MPa,达到了母材剪切强度(480MPa)的97.46%。     

O相合金Ti-22Al-25Nb固态扩散连接

用热-力学模拟试验机Gleeble 1500D进行O相合金Ti-22A1-25Nb的固态扩散连接。结果表明：当连接温度和连接压强分别不低于970℃和7MPa以及保温时间不短于30min时,能获得界面结合致密的接头;当连接温度高于1000℃时,B2基体相明显粗化,且O相明显减少：当连接温度、压强和保温时间分别为1020℃、7MPa和30min时,接头室温和650℃的拉伸强度分别为925 MPa和654 MPa;当连接温度不高于1000℃的接头,拉伸断裂大部分发生在结合界面;当连接温度高于1000℃时,则断裂主要发生在近界面母材中。关键词：O相合金：扩散连接：界面结合;接头强度     

后期固溶处理对2205双相不锈钢超塑性扩散连接的影响

针对2205双相不锈钢超塑性扩散连接结构中σ相导致构件性能较差的问题,对2205双相不锈钢超塑性扩散连接后的试样进行后期固溶处理,结果发现,固溶处理能够溶解组织中的σ相,提高扩散连接接头性能。2205双相不锈钢在1 000℃,5min,10MPa条件下扩散连接后的界面结合强度为430MPa,基体强度为780MPa。经过1 350℃,10min的固溶处理后,界面结合强度达530MPa,比固溶前提高了约23%。固溶时间10min,固溶温度1 050℃~1 350℃时,固溶后的界面结合强度均高于固溶前,但界面结合强度随固溶温度的升高逐渐下降,当固溶温度为1 050℃时,界面结合强度达685MPa,达到固溶前基体强度的88%。     

连接条件对00Cr25Ni7Mo3N双相不锈钢扩散连接的影响

利用热模拟试验机并结合扫描电镜(SEM)对00Cr25Ni7Mo3N超级双相不锈钢的超塑扩散连接进行实验研究,对不同连接条件下的孔洞形貌、界面组织进行相应的分析。研究结果表明,超塑性扩散连接试样的界面结合强度随扩散连接压力的增大、表面质量的提高及连接时间的延长而增大。扩散连接在连接温度1100℃时,连接压力为10MPa～20MPa;待连接表面经精磨处理后,连接时间10min～20min的条件下,可实现焊合率为96%～98%的扩散连接,且连接试样的初始连接界面消失,界面孔洞基本闭合,界面剪切结合强度达到407MPa～413MPa。     

连接温度对纯铜瞬时液相扩散连接接头组织及力学性能的影响

采用Cu46Zr46Al8非晶薄片作为连接中间层,在温度750～900℃、压力0.5 MPa、保温时间300 s条件下,对纯Cu进行瞬时液相扩散连接,采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对连接层组织和成分分布进行了分析,并对连接试样的力学性能进行了测试。结果表明,连接界面结合良好,当连接温度较低时(750～800℃),基体与连接界面层发生了扩散反应,形成了3层Cu-Zr金属间化合物反应层;当连接温度在850～900℃时,基体以胞状生长方式长入中间层,而中间层凝固成片层状共晶组织(Cu9Zr2和Cu)。900℃连接试样的抗拉强度为345 MPa,表现出良好的塑性。     

Ti(C,N)与40Cr的液-固扩散复合连接的研究

采用Cu箔与Ag-Cu-Ti3钎料在880℃、10 MPa及不同保温时间下对Ti(C,N)基金属陶瓷/40Cr钢进行真空扩散连接,利用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪对不同保温时间下接头及其断面微观组织进行了分析。结果表明:随保温时间的延长,接头中金属间化合物因向周围组织扩散而逐渐减少,当保温时间延长至60 min时,接头组织主要为Cu基固溶体;接头断面由近陶瓷侧焊缝区有块状Ti-Cu化合物分布处启裂,并向周围组织扩展,最后跨过界面直至陶瓷基体。     

铝合金微流道散热板真空扩散焊可靠性及气淬工艺

采用真空扩散焊对6063铝合金微流道散热板进行了连接。研究了6063铝合金扩散焊界面的组织形态及界面结合力,以及不同下压量(0. 2 mm,0. 5 mm,0. 7 mm)对扩散焊接头微观组织及力学性能的影响。同时,对扩散焊接头进行气淬处理,对比分析了气淬前后扩散焊接头组织与性能的差异。研究结果表明,扩散焊后流道侧壁呈现墩粗现象,下压量越大墩粗现象越明显。在扩散焊温度为520～540℃、保温时间为90 min、下压量为0. 5mm时,扩散焊界面可以获得均匀、连续、致密的组织,接头抗拉强度平均值高达84. 5 MPa,达到母材强度的90%以上。扩散焊接头经过气淬处理后,可以观察到大量细小分散的Mg2Si弥散强化相分布在基体组织中,洛氏硬度由78. 2 HRL提高到98. 6 HRL,接头抗拉强度达到186. 5 MPa。     

AZ31变形镁合金的铜夹层扩散焊连接试验研究

选取厚度50μm的纯Cu箔作为夹层,在加热温度480℃、保温时间30min、压力10MPa、真空度1×10-2pa条件下对AZ31B镁合金进行真空扩散焊连接,利用SEM、EDS、XRD、显微硬度计等测试方法对接头界面区域的显微组织和性能进行分析.试验结果表明,利用镁与铜原子互扩散在接头处形成扩散界面区,能够实现镁合金的可靠连接.焊接接头由靠近母材一侧的扩散过渡区和中间扩散区组成,其中扩散过渡区主要是Mg(Cu,Al)固溶体基体及弥散析出的Mg17(Al,Cu)12相,中间扩散区主要由Mg2Cu、MgCu2中间相和Mg(Cu)固溶体混合而成.在焊接接头界面区域内,显微硬度值呈现台阶式递增的分布规律,其中扩散过渡区的硬度高出镁基体15～20HV,而中间扩散区的硬度高出镁基体50～60HV.     

置氢TC4钛合金与TiAl合金的扩散连接研究

分别对Ti Al合金与TC4钛合金、置氢0.5 wt%的TC4钛合金进行了扩散焊接试验。利用扫描电子显微镜、X射线衍射分析仪、能谱分析仪对接头界面进行了分析,并开展了抗剪强度试验。结果表明,在焊接温度为850℃,连接压力为15 MPa的工艺参数下,当保温时间为5 min时,连接界面存在细小孔洞;当保温时间为15 min时,置氢TC4钛合金的界面孔洞消失,并且产生一定厚度的反应层:保温时间达到30 min时,置氢TC4钛合金与Ti Al合金接头的连接强度平均可达290 MPa。断口分析表明,界面组织主要由Ti Al、Ti_3Al、Ti Al_2和Ti_3Al_5相组成。在相同的扩散焊接工艺规范下,置氢TC4钛合金与Ti Al合金的扩散接头连接强度明显高于未置氢TC4钛合金与Ti Al合金的扩散接头连接强度。     

瞬间液相连接钛-钢复合板界面结构分析

用瞬间液相扩散连接法,在650℃,2 MPa压力下,真空保温2 h制备钛-钢复合板,并与550、600℃真空热压扩散进行对比。采用SEM研究界面连接处的微观形貌,选用EDS线扫描分析界面连接处的元素分布,利用XRD检测界面连接处的相组成。研究发现,瞬间液相扩散连接界面出现的位置与真空热压扩散不同,Al中间层可以起到阻止Fe元素向Ti基体中扩散形成Fe-Ti金属间硬脆相的作用。     

7075铝合金热变形连接接头的组织与性能

应用Gleeble-3500热模拟机对7075铝合金进行了热变形连接试验,利用金相显微镜和扫描电镜对不同温度和保温时间的接头界面组织进行了观察和分析,并对接头进行了拉伸性能测试。结果表明:当连接温度为460 ℃,保温时间为24 h时,对界面进行EDS分析,界面处已经没有氧化物的偏聚,此时的力学性能最佳,抗拉强度达到444 MPa,屈服强度为265 MPa。     

高温合金GH4169真空扩散连接工艺

采用真空直接扩散以及加镍中间层对高温合金GH4169进行了连接,阐述了扩散连接工艺参数对接头界面和接头力学性能的影响,以孔隙的多少作为评价指标来说明工艺参数对接头的影响.GH4169的直接扩散连接,升高加热温度、延长保温时间和增大连接压力均会不同程度的使界面的孔隙数目减少、尺寸变小.连接温度1 100℃,保温时间90 min,连接压力40 MPa时,扩散孔隙基本消失,接头平均抗拉强度达到658MPa.采用镍中间层对GH4169进行扩散连接,接头塑性得到改善,接头抗拉强度得到明显提高;连接温度990℃,保温时间75 min,连接压力15 MPa时,接头抗拉强度达到840 MPa.     

钨合金-HR2钢连接界面特性

采用镍作为中间过渡层,通过热等静压(HIP)方法实现了W-Fe-Ni合金与HR2钢的扩散连接.采用拉伸试验测试了连接件的力学性能,采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)分析了连接试样界面的显微形貌及元素扩散行为.结果表明,在1200~1300℃,130 MPa,保温保压1 h的条件下,可以实现W-Fe-Ni合金与HR2钢的有效连接.拉伸试验中,当载荷达到650 MPa时,基体材料发生断裂,连接界面仍保持完好.结果表明,W-Fe-Ni合金与HR2钢结合紧密,连接界面无裂纹存在.母材与过渡层之间发生了充分的互扩散,W,Co,Cr,Mn等元素都扩散到对方母材基体中,镍表现出更易于向W-Fe-Ni合金一侧扩散的特性.连接界面实现了良好的冶金结合.     

铜-不锈钢真空扩散连接工艺及界面微观结构

采用电镀工艺,在纯铜基体表面制备出约2.74μm的单质Au镀层,在950℃,1MPa压力下实现了铜与不锈钢的真空扩散接合,并与铜-钢直接连接接头进行界面显微结构对比.试验结果表明:在直接连接800℃时结合界面钢侧存在明显的元素沿晶界扩散现象,接头抗剪强度158MPa,约为铜母材强度的86%;添加单质Au镀层中间层时,有...     

旋转摩擦挤压制备石墨烯增强铝基复合材料的微观结构与力学性能

本文将石墨填入纯铝1060板材中,试图通过旋转摩擦挤压(RFE)的方法实现石墨的原位剥离而制备石墨烯增强铝基复合材料,研究了石墨与基体组织的演变、复合材料的界面结构与力学性能。结果表明,石墨在RFE大塑性变形作用下分散于基体的同时,被破碎并原位剥离出大量5~12层的石墨烯,添加石墨使基体晶粒得到明显细化、大角度晶界增加；石墨破碎产生大量的边缘缺陷有利于原子的扩散,结果在石墨烯和基体间易形成扩散界面,比机械结合界面更有利于载荷的传递；添加石墨使材料的力学强度明显提高,特别当石墨添加量0.82wt%时,复合材料的屈服强度和抗拉强度达到76.4MPa和163.2MPa,较同等条件RFE的基体分别提高了91%和71.4%,取得了较好的增强效果,此时复合材料的延伸率虽比基体有所下降但也达到25.3%,有较好的强塑性配合。     

Mo与Ti6Al4V合金的扩散连接行为与组织性能

采用真空扩散连接技术制备了高强度Mo/Ti6Al4V连接接头,研究了不同扩散连接温度和保温时间对Mo与Ti6Al4V连接接头界面组织及力学性能的影响。结果表明,Mo/Ti6Al4V接头的扩散层宽度随着连接温度的不断升高而逐渐变宽,形成了由Mo、Ti、Al和V组成的扩散层,在1100℃下由于热失配的问题界面处出现开裂的现象。在连接温度为900℃时,延长保温时间有助于提高元素的互扩散作用,扩散层的宽度由保温10 min的1.85μm提高到保温90 min的5.75μm。Mo/Ti6Al4V接头的拉伸强度呈现出随扩散温度和保温时间先增加后减小的趋势。当扩散温度1000℃,保温时间60 min时,Mo/Ti6Al4V接头拉伸性能达到最大值为323 MPa。     

40Cr/Q345B双金属热压缩组织演变与界面结合机制

对40Cr/Q345B双金属材料在变形温度为1000、1050、1100和1150℃,变形前保温时间为30和60 min,压下量为50%、65%和80%的条件下进行热压缩复合实验,研究其界面结合行为。借助光学显微镜和能谱仪,研究界面的组织演变及元素扩散规律,利用显微硬度仪分析界面处的显微硬度分布,揭示双金属界面的结合机理。结果表明:在变形温度为1000~1150℃时,变形温度升高有利于40Cr/Q345B双金属的界面结合;压下量从50%增加至65%,促进了界面结合,但压下量为80%时,过高的变形量会影响界面两侧基体的协调性能,从而降低界面的结合强度;此外,变形前保温时间为30 min,有利于界面结合。随着保温时间的增加,基体的晶粒尺寸变大、显微硬度降低,界面处的显微硬度最低,为150 HV;随变形温度的升高,界面处的显微硬度提高,最高为185 HV。40Cr/Q345B双金属热压缩过程中的元素扩散以Cr为主,在变形前保温时间为30 min、变形温度为1150℃下,压下量为50%时的扩散距离约为3.7μm,其结合机制主要为冶金结合。