服役温度对TA2/Q235爆炸复合板剪切强度的影响

通过热处理模拟TA2/Q235爆炸复合板服役过程,揭示服役条件对复合板组织及剪切性能的影响规律,探讨剪切损伤机理,明确TA2/Q235服役温度范围。结果表明:服役温度大于200 ℃时,服役温度越高或服役时间越长,TA2/Q235爆炸焊接复合板剪切强度越低;TA2/Q235爆炸焊接复合板高温服役时结合强度降低的主要原因是界面结合区组织的二次再结晶及金属间化合物的进一步长大;TA2/Q235爆炸焊接复合板适合在500 ℃以下长时间服役,500~600 ℃服役时间不能超过7天,若提高该材料服役温度到500 ℃以上,必须严格限制复合板结合界面金属间化合物的形成。     

钛箔/钢爆炸焊接的界面结合性能

为减小钛/钢爆炸焊接钛层的使用量,以低爆速乳化炸药作为焊接炸药,食盐作为传压层,成功实现厚度200 μm TA1钛箔与Q235钢的爆炸焊接.通过金相显微镜、扫描电镜和能谱仪对界面微观形貌进行分析,利用万能试验机对复合板试件进行拉伸、弯曲试验检测其结合性能. 结果表明,钛箔/钢界面呈规则的波形,主要以熔化层结合,具有良好的结合质量.靠近界面金属产生强烈的塑性变形,钢侧晶粒呈流线状.波后的旋涡内包含熔化块,未观测到孔洞、裂隙等缺陷.根据Ti和Fe元素原子比例,熔化块成分主要为FeTi,Fe₂Ti等金属间化合物.三点弯曲和拉伸试件的界面均未出现分离,复合板材界面具有良好的塑性变形能力和结合性能.拉伸试件断口两侧的钛层与钢层存在大小不一的韧窝,主要呈塑性断裂.     

钛/钢爆炸复合板界面连接机理与力学行为

本文表征了钛/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形貌。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形貌。     

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。     

钒中间层钛/钢复合板结合界面结构与力学性能

利用真空热轧复合方法制备了钒中间层钛/钢复合板,采用SEM、EDS和XRD等分析结合界面形貌、元素扩散行为和界面相组成。结果表明:钒中间层钛/钢复合板界面实现了良好的冶金结合。与拉剪强度测试相结合,研究了钒中间层钛/钢复合板结合界面结构与力学性能。结果表明:钒中间层钛/钢复合板剪切强度均优于国家标准(140 MPa)。950℃轧制的复合板界面扩散层厚度大于900℃轧制的复合板扩散层厚度。钒中间层与Ti、Fe元素形成固溶体,有效阻止了金属间化合物TiFe和TiFe_2的产生。900℃轧制的钛钢复合板剪切强度为223 MPa,大于950℃轧制的复合板剪切强度。对剪切断口的分析表明裂纹多沿钒铁固溶体产生并扩展。     

钛/铝复合板爆炸焊接技术研究进展

通过爆炸焊接技术制备的钛/铝复合板可兼具钛合金耐腐蚀性和铝合金低成本的优点。对钛/铝复合板爆炸焊接技术的研究进展进行介绍,论述了炸药种类、质量比R、基覆板间距及爆炸焊接窗口等主要工艺参数对钛/铝复合板组织和性能的影响;分析了影响钛/铝复合板结合界面的主要因素——金属间化合物种类、扩散层和界面波形;对钛/铝复合板硬度、抗剪切强度、抗拉强度及拉伸断口的研究进行了汇总分析。最后,指出了钛/铝复合板爆炸焊接工艺研究的重点发展方向。     

爆炸-轧制TA1/Q345R复合板的组织与性能

采用爆炸-轧制法制备了TA1/Q345R复合板,并通过拉剪试验对其结合性能进行了测试。借助光学显微镜观察了结合界面附近的显微组织,并利用扫描电镜(配X射线能谱仪)分析了拉剪试样钢侧的断口形貌。结果表明,与爆炸复合板相比,爆炸-轧制复合板的界面结合强度大幅降低,主要原因是结合界面形成了大量脆性中间相,为复合板的断裂失效提供了裂纹源。爆炸-轧制复合板结合界面为平直型界面,界面附近钢侧的微观组织特征有轻微的带状组织、铁素体粗晶区以及多种脆性中间相。剪切应力作用下,爆炸-轧制复合板主要沿轧制形成的原始表面分离,同时含有解理断裂和硬脆相破碎等特征。     

低压循环相变对累积叠轧TA1/Q235钢复合板结合特性影响的研究

根据工业纯钛TA1和Q235钢两种材料相变温度接近的特点,提出了利用低压循环相变预复合-累积叠轧焊制备TA1/Q235钢复合板的新方法。研究结果表明:经过热循环后的试样,在变形过程中,C、Ti原子的扩散并不限于沿垂直于界面的方向,而是可以沿任意方向随机进行的,在Q235钢界面附近没有出现柱状晶,界面附近的铁素体晶粒,从界面附近沿心部成梯度分布;采用累积叠轧焊所制备出的TA1/Q235钢复合板的结合强度得到明显改善,在复合温度为850℃、低压循环相变3次所得到的TA1/Q235钢累积叠轧焊复合板结合强度达到257.3MPa。但是,当热循环相变次数过多时,会增加金属间化合物的厚度,对结合强度产生不利影响。     

钛-钢爆炸焊接复合板结合区微观特征研究

新型高性能结构对钛合金、钢过渡连接接头用钛-钢爆炸复合板复合界面的结合性能和致密性的要求越来越高。本文对过渡连接用钛-钢复合板结合界面附近的微观组织、显微硬度及变形特征等分析的结果表明,TA2-Q345界面漩涡区金属的流动状态不同导致形成不同的漩涡形态,金属流动不畅时,漩涡区易于形成缩松类空洞等缺陷,并夹杂有Fe Ti、Fe2Ti等脆性化合物和富余的铁元素,以及大量氧化物;距离结合界面越近,塑性变形越剧烈,波峰处的变形要大于波谷,钢侧变形程度大于钛侧;钢侧漩涡区的硬度最高,波峰处次之,波谷处最小。     

TA2-1060-TA2复合板爆炸焊接试验及性能测试

为了解决钛-铝在爆炸焊接过程中可焊性低并容易产生脆性金属间化合物等技术难题，选用低爆速粉状乳化炸药为试验用药，下限装药厚度和上限基复板间距为工艺参数，成功获得了100%复合的“1 + 14 + 1”TA2 - 1060 - TA2双面金属复合板. OM， SEM， EDS测试结果表明，复合板界面呈良好小波状结合；基复板流在波峰阻挡以及复板挤压作用下形成漩涡结构，其内部存在包覆熔融金属的铸锭组织；结合界面附件发生不同程度的元素扩散. 力学测试结果表明，复合板的弯曲强度为288 MPa、抗拉强度为165.5 MPa、界面处显微硬度峰值为227 HV，满足工业生产要求.     

退火温度对TA2/Q235爆炸复合板组织性能的影响

对TA2/Q235爆炸焊接复合板在500～600℃进行了退火处理,分析了退火温度对TA2纯钛晶粒尺寸及复合板显微硬度的影响规律。结果表明:TA2/Q235爆炸焊接复合板在500～600℃退火时,TA2纯钛晶粒尺寸先增大后减小再增大,575℃退火可获得细小均匀的组织; TA2纯钛显微硬度先减小再增大再减小,575℃退火时TA2纯钛显微硬度最高;综合考虑退火温度对TA2纯钛晶粒尺寸和力学性能的影响规律,TA2/Q235爆炸焊接复合板在575℃下退火较合理。     

TA2/不锈钢/Q235复合板的界面结构和失效行为

采用热轧复合法制备了TA2/不锈钢/Q235复合板,并对其开展了不同温度的轧后退火处理.利用扫描电镜、能谱以及X射线衍射等分析了退火温度对复合板界面附近微观组织、金属间化合物等特征的影响.通过显微硬度计和平面内压缩试验研究了退火温度对复合板变形以及力学性能的影响.结果 表明:从不锈钢侧到钛侧,界面依次由σ相(富Cr的Fe基固溶体)、X相(富Cr的TiFe2相)、TiCr2 +TiFe2 TiFe等化合物组成.随着退火温度的升高,σ相和TiFe的层厚相较于X相和TiCr2 +TiFe2增加更明显.显微硬度测试表明,随着退火温度的升高,Q235层硬度逐渐降低,而Ti层硬度则是先降低后升高,硬度升高主要与元素扩散有关.平面内压缩过程中,会发生TA2与不锈钢之间的层间开裂,且随着退火温度的升高,层间开裂越早,这主要与越厚的金属间化合物易萌生裂纹有关.     

热轧不锈钢复合板组织与性能分析

采用真空电子束焊接技术对304不锈钢和Q235B碳钢进行焊接组坯,以对称轧制方式进行热轧得到了1/6 mm规格的不锈钢复合板。通过拉伸试验机、金相显微镜和扫描电镜等设备对复合板板形、结合面组织和力学性能进行了检测分析。其结果显示:采用真空电子束焊接组坯和热轧工艺得到的304/Q235B复合板板形平整,板厚控制均匀,结合面无间隙,各项方学性能良好,其中剪切强度为450 MPa,远高于不锈钢复合板国家标准要求的210 MPa,达到了R1级标准。剪切接头断口存在大量韧窝,为韧性断裂且断裂位置为Q235B基层侧。     

不同中间层热轧Q235/TA2复合板界面显微结构及性能

以Nb箔及Nb+Ni双金属作中间层制备Q235/TA2热轧复合板,通过SEM、X射线衍射、压剪性能测试等试验方法,对经875℃保温1.5 h处理的Q235/TA2热轧复合板界面元素分布、相成分和力学性能进行了研究。结果表明:无中间层试样Fe-Ti界面存在薄膜状脆性Ti C,压剪强度最低,为230 MPa;Nb+Ni双中间层试样Fe-Ni界面与Nb-Ti界面均未形成任何金属间化合物,Nb-Ni复合界面少量分布微孔,存在Ni_3Nb金属间化合物层,压剪断裂发生在Nb-Ni界面处;Nb中间层试样Fe-Nb界面上有金属间化合物Fe_2Nb生成,压剪强度最大,为280 MPa。     

铝/钛/钢爆炸复合板性能研究

通过试验加工了船用铝/钛/钢(5083/1060/TAl/CCS-B)爆炸焊接复合板,并对其结合质量、力学性能及界面形态进行了研究.结果表明,将纯铝板1060和钛板TA1作为中间过渡层后,复合板的结合质量良好,且铝/钛界面的剪切强度达到85 MPa以上,其力学性能也均达到了相应标准;钛/钢界面呈规则的正弦波形,产生了较明显的塑性变形;铝/钛界面比较平直,波长较大,波幅较小.     

钛钢复合板搅拌摩擦焊接接头组织与力学性能

采用搅拌摩擦焊对接工艺焊接厚度为2 mm的TA2-Q235B钛钢复合板。采用光学显微镜和扫描电子显微镜观察焊接接头显微组织及断口形貌,并采用拉伸试验机和显微硬度计测试焊接接头力学性能及不同区域的显微硬度。结果表明,钛钢复合板焊接接头从上到下分为上部钢焊接区,中部钛钢混合区及下部钛焊接区3个区域,其中钛钢混合区呈交替层叠状结构。当轴肩旋转速度为300 r/min,焊接速度为40 mm/min时,焊接接头的抗拉强度为386 MPa,达到母材强度的80%以上,焊接区域的硬度平均值为243.5 HV,焊接接头断裂源于结合较弱的前进侧热机影响区域。     

基于焊缝金属高熵化的钛/钢焊材设计与制备

依据焊缝金属高熵化技术思路设计焊材成分,采用真空电弧熔炼、急冷快速凝固制备高熵合金焊材,以期获得简单固溶体微结构的高熵合金焊缝,提高钛/钢焊接接头力学性能。结果表明,焊缝高熵化的技术可有效抑制焊缝脆性金属间化合物产生,有利于钛/钢熔化焊接头性能的提高。应用真空电弧熔炼,单辊急冷快速凝固技术制备的高熵合金焊材组织细密,成分均匀,适于钛/钢的焊接。Ti-Fe-Cu-Ni-Al多主元高熵合金可实现钛与钢的高性能连接,形成的焊缝为bcc和fcc简单固溶体组织,电阻点焊TA2/Q235接头剪切强度最高达到144 MPa。     

爆炸焊接银/不锈钢复合板性能研究

采用爆炸焊接法制备了银/不锈钢复合板,并对其进行了不同温度的热处理。研究了复合板的界面组织和元素分布,对复合板的显微硬度、剪切强度和弯曲性能进行了检测。结果表明,银/不锈钢复合板结合界面的形貌呈形变-正弦波的结合状态。以爆轰波传播方向为参考,银侧的波纹漩涡为前旋,不锈钢侧的波纹漩涡为后旋。银和不锈钢结合良好,界面处未发生元素扩散。银/不锈钢复合板的平均剪切强度在170 MPa以上,弯曲性能合格。温度在450℃以下的热处理不会明显改变银/钢复合板的力学性能。     

细直径TA2/0Cr18Ni9Ti棒材储能焊接试验分析

采用电容储能焊机对直径2.5 mm的TA2纯钛和0Cr18Ni9Ti不锈钢异种棒材进行快速凝固对接研究,分析了接头显微组织和界面结合机制,测试了接头力学性能.结果表明,储能焊能够实现TA2与0Cr18Ni9Ti之间的快速凝固焊接,获得的焊接接头组织细小致密,极快的焊接速度有效抑制了接头中TiFe2,TiFe等脆性金属间化合物的生成.接头缺陷主要为裂纹,并具有脆性断裂特征,裂纹多发于0Cr18Ni9Ti侧,穿过熔合界面向熔核延伸.当焊接电压为195 V,电容为9 900μF,电极力为15 N时,接头抗拉强度达到480 MPa.     

TA1/Q235钢复合板界面结构与结合特性

在Gleeble-1500热模拟试验机上对Q235钢与TA1进行复合试验的基础上,通过SEM、能谱分析、X射线衍射和电子万能试验机等测试方法对TA1/Q235钢轧制复合板界面元素扩散、相结构以及结合强度、各组元变形规律等进行了分析,研究结果表明,TA1/Q235钢复合材料的应力-应变曲线表现为动态再结晶型,随着总压下率的增大,Q235钢与TA1的变形程度差别减小。在高温复合时,钛与钢中的铁元素发生了互扩散,有一定的扩散层,钛元素相对于铁元素扩散更为活跃,扩散量也比较大。在一定温度和变形量下,结合界面生成了金属间化合物,生成的金属间化合物主要有TiC、FeTi、Fe2Ti。850℃时,主要生成TiC,也有少量Fe2Ti。900℃时,界面生成的化合物主要是Fe2Ti。