钎焊及钛基钎焊料的发展及应用

本文介绍了钎焊及钛基钎焊料的发展及其应用。对钎焊的特点及钎焊料应具备的性能进行了较为全面的论述。对不同状态钎焊料的性能特点进行了全面的比较，特别是对在航天、航空领域广泛应用的非晶钛基钎焊料进行了重点介绍。     

钛基非晶态钎焊料发展评述

钛基非晶态钎焊料是一种较有应用前景的新型钎焊材料。本文综述钛及钛基钎焊料的发展,结合非晶态钎焊材料的特点,列举现有钛基非晶钎焊料及其典型应用实例,并对钛基非晶态钎焊材料的研究发展趋势作出展望。     

钛及钛合金钎焊特点及现状

介绍了钛及钛合金钎焊的特点、钎焊性及常用钎焊料;总结了钛合金钎焊接头组织性能随钎焊工艺参数的演化;指出了钛及钛合金钎焊存在的问题,并对钛合金钎焊进行了展望评述.     

钛合金用钎焊料的发展评述

概述了钛合金用的银基、钛基、铝基钎焊料的发展和研究状况，并分析和讨论了这３种钎焊料各自的优缺点以及Ｔｉ合金用钎焊料的发展趋势。     

纯钛用两种新型铝基钎焊料的研制

钛及钛合金用铝基钎焊料的研究,在日本等西方国家起步较早,而在我国,此研究尚属空白。为了满足应用单位的需要,西北有色金属研究院钛合金研究所经过对铝基钎焊料的研究,研制出了两种新型纯钛用铝基钎焊料。     

TC4钛合金消音蜂窝结构钎焊工艺

采用Ti基钎料真空钎焊方法进行了TC4钛合金消音蜂窝钎焊试验,对不同钎料添加厚度钎焊后消音蜂窝堵孔、钎焊界面焊合率、钎焊界面组织和力学性能进行了对比分析,确定了TC4钛合金消音蜂窝钎料添加厚度和钎焊工艺参数.结果表明,随着钎料添加厚度的增加,消音蜂窝带孔面板堵孔率增加,同时钎料元素对钎焊界面原始组织溶解加剧,蜂窝的拉伸力学性能下降明显.增加钎料添加厚度能够显著提高钎焊界面焊合率,当钎料添加厚度增加至30 μm以上时,能够获得焊合率良好的消音蜂窝结构.钎料添加厚度为30 μm,钎焊温度920℃,保温时间90 min时,钎焊后的钛合金消音蜂窝力学性能良好,且消音蜂窝声学性能试验测试结果和理论模型计算结果一致.     

TC4钛合金/304不锈钢异种材料蜂窝结构钎焊工艺

采用Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni和Ag-28Cu两种钎料分别对TC4钛合金面板/304不锈钢蜂窝芯异种材料蜂窝结构进行了钎焊,对钎焊界面组织和蜂窝结构的力学性能进行了对比分析. 结果表明,Ti基钎料与304不锈钢蜂窝芯箔材界面润湿反应性能较差且Ti基钎料钎缝显微硬度较高,导致钎焊界面强度低,蜂窝拉伸力学性能差. Ag基钎料与304不锈钢蜂窝芯箔材和TC4面板均发生显著的界面反应,钎焊温度830 ℃,保温时间10 min时,蜂窝抗拉强度为10.35 MPa,呈蜂窝芯破坏特征. Ag基钎料蜂窝抗拉强度明显优于Ti基钎料结果,适用于TC4钛合金面板/304不锈钢蜂窝芯异种材料蜂窝钎焊.     

钛及钛合金钎焊研究进展

钛合金具有优异的综合性能,广泛应用在空天和海洋等领域,钎焊技术是钛合金部件的关键连接方法,但存在诸多难题,解决钛合金高可靠钎焊连接具有重要的科学和工程意义。从钛的物理和化学性质出发,分析其钎焊特性,介绍钛合金的常用钎焊方法,阐述了国内外钛合金用钎料的研究进展,并描述了几类典型的钛-异种金属钎焊接头的组织和力学性能特征,讨论了工艺参数对接头强韧化的作用机制;并针对钛及钛合金钎焊时存在低溶蚀高强韧钎料缺失、钎焊设备生产效率受限、充分扩散溶蚀—强韧化矛盾和接头残余应力模拟困难等难点,提出了系统研究钎料组元与成形能力的关系、开发多热源耦合作用真空钎焊设备、探明脆性化合物生成机制与控制措施和计算材料学与CAE仿真协同预测接头性能的基本思路。     

TC4/30CrMnSiNi2A钎焊接头组织与力学性能分析

采用Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni和 Ag-Cu28两种钎料分别对TC4钛合金/30CrMnSiNi2超高强钢异种材料进行了钎焊,对钎焊界面组织以及接头的力学性能进行了分析。结果表明：Ag基钎料钎焊TC4与30CrMnSiNi2A异种材料时,钎缝界面组织为Ag(s,s)+Ti-Cu系化合物组成;因Ag固溶体的存在,钎缝具有一定的韧性,接头剪切强度较高,剪切断口呈现出韧性断裂特征。Ti基钎料钎焊TC4与30CrMnSiNi2A异种材料时,钎缝界面组织为Ti-Zr固溶体+未完全反应凝固钎料,钎缝显微硬度较高,接头剪切强度较低,呈现出脆性断裂特征。Ag基钎料TC4/30CrMnSiNi2A异种材料钎焊接头力学性能明显优于Ti基钎料结果,在钎焊温度830℃,保温时间15min时,剪切强度为125.52MPa。     

钛及钛合金的非熔化焊接

1 钎焊钛与其它金属易形成化合物或产生共晶反应,故作为钎焊基本条件的润湿性一般较好。但反应易生成脆性金属间化合物,且易引起钎料对基材的侵蚀,所以它须考虑到使用温度、钎料的熔点、钎焊温度及基材的热处理条件等来选择施工条件。另外,基材和钎料的表面有氧化物及油类的沾污时会防碍润湿性,焊接前必须对钎焊部位进行去油或酸洗,焊接也要在干燥的氩气中或10-2Pa以下的真空中进行。对于纯钛和α钛,钎焊温度较少引起基材性质变化。而α β钛合金,钎焊温度要在β相变温度以下,可用的钎料受此限制。β钛合金因固溶和时效处理后得到…     

钛的特性及其在超硬材料行业中的应用

钛具有熔点高、耐腐蚀、无磁性、高温时化学活性高等特点，在超硬材料行业的应用比较广泛。在超硬材料合成中，尤其是立方氮化硼合成中，能有效降低锤耗，同时可提高立方氮化硼的合成品质及产量；超硬材料表面镀钛及钛合金后，能实现镀层和结合剂的冶金结合，工具寿命提高30％以上；钛对许多氧化物质和还原物质具有极好的耐腐蚀性，适用于人造金刚石的批量电解提纯工序。本文从这几方面阐述了钛材在行业中的具体应用，以说明今后应加大其在我行业生产中的应用范围和力度。     

AZ61镁合金软接触电磁连铸的研究

采用软接触电磁连铸法制备了AZ61镁合金铸锭，对其晶体结构、金相组织、力学性能及抗腐蚀性能进行了研究，并与金属模铸法制备的铸锭作了比较。实验发现：两种方法制备的铸锭相结构相同；软接触电磁连铸铸锭晶粒细小，第二相弥散分布，促使其力学性能有很大提高，常温抗拉强度和延伸率分别提高了约30％和27％，其断口形貌具有更多韧性断裂的特征；在3．5％NaCl溶液中的动电位极化测试表明，软接触电磁连铸可以使镁合金的自腐蚀电压升高，腐蚀电流密度降低，从而提高镁合金的耐腐蚀性能。     

一种新型复合金属表面缓蚀阻垢剂的研制

利用常见易得的原料,合成了一种有机膦化合物,采用静态失重法研究了该化合物对碳钢的缓蚀作用及其与锌离子的复配效果.有机膦与锌离子和聚丙烯酸钠的复配产品经实验室评定和应用于工业循环水处理表明具有优良的缓蚀阻垢性能.其成本低廉,毒性小,可推广应用.     

钛合金表面激光熔覆的研究进展

钛合金具有优异的物理化学性能,其在航空航天行业中被广泛应用.但钛合金的低硬度和低耐磨性能使它的应用受到了限制.激光熔覆因其熔覆层与基体结合力强,无污染等优点成为钛合金表面改性研究热点之一.钛合金表面熔覆具有不同特性的熔覆材料来提高钛合金表面的相应性能.介绍国内外钛合金激光熔覆的研究现状和发展趋势.     

有机涂层钢板性能的评价

介绍了屋外用建材涂层钢板、家电用涂层钢板、食品包装用金属空器的性能要求及其评价方法。同时,介绍了涂层钢板的耐候性能、耐腐蚀性能以及涂层的力学性能和物理性能指标。     

铜-低碳钢钎焊接头的耐蚀性评价

通过动态挂片腐蚀实验、宏观和金相组织观察、SEM 及能谱分析等方法对采用Cu-Zn钎料、Ag-Cu钎料、Cu-P钎料钎焊的无氧纯铜-低碳钢管钎焊 接头的耐蚀性能进行了评价分析.结果表明：采用Cu-P钎料时钢和钎缝间出现裂纹，接头遭 受腐蚀后铜管内壁普遍腐蚀，同时钎缝因腐蚀而开裂；Cu-Zn钎缝成型好，但钎缝 本身出现由于金相组织发生选择性腐蚀而引起的局部蚀坑，铜管对应处也出现明显减薄性腐 蚀；Ag-Cu钎料所焊接头成型好，接头各处腐蚀轻微.建议采用Ag-Cu钎料进行铜-低碳钢的 钎焊.     

固溶处理对新型奥氏体不锈钢焊接接头性能的影响

主要研究固溶处理对新型奥氏体不锈钢(ASMECODECASE2328-1)焊接接头性能的影响。采用光学显微镜观察和分析了焊缝的显微组织;采用拉伸试验机、弯曲试验机测试了焊接接头的机械性能。结果表明:经过固溶处理后,硬度下降,常温抗拉强度提高,高温抗拉强度下降,抗腐蚀能力明显增强。     

Ag元素对Zn-Al钎料性能的影响

研究了Ag元素的添加量对Zn-Al钎料的熔化温度、铺展性能、接头力学性能以及显微组织的影响.结果表明,随着Al元素含量的增加,钎料的熔化温度略有提高,在铝板及铜板上的铺展性能明显改善,钎焊接头力学性能显著提高.当Ag元素的添加量达到3.3%(质量分数)时,钎焊接头力学性能最佳.继续增加Al元素含量,钎焊接头强度变化不大.在Zn-Al钎料中添加Ag元素能够显著改善钎缝的显微组织,随着Al元素含量的增加,钎缝内部块状铜铝脆性相尺寸变小,产生应力集中的倾向减小,对应的接头强度提高.当Al元素含量达到3.3%(质量分数)时,钎料的综合性能最佳.     

Comparison of the Stress Corrosion Cracking Behaviour of AISI 304 Pipes Welded by TIG and LBW

The stress corrosion cracking (SCC) behaviour of AISI 304 pipe girth welds which were welded by a single-pass laser beam welding (LBW) and a multi-pass tungsten inert gas welding (TIG),respectively,was studied by the slow strain rate tests combined with the electrochemical corrosion tests.The results show that fracture of both the TIG joint and LBW joint occurs in the heat-affected zone (HAZ).According to the electron-backscattered diffraction observation of the microstructures,comparison of potentiodynamic polarization curves and X-ray photoelectron spectroscopy analysis of corrosion products on HAZs of the two joints after the electrochemical tests,the LBW joint exhibits better SCC resistance than the TIG joint in corrosion environments,due to the synthetic effect of more Cr2O3 in corrosion products,finer grains,lower residual strain and higher δ-ferrite content in its HAZ.Although the TIG joint has better mechanical property,considering lower SCC susceptibility and higher production efficiency of the LBW joint,the LBW promisingly replaces the TIG for welding of AISI 304 pipes in the nuclear power industry.     

基于超声振动的304不锈钢TIG焊接

304不锈钢是应用最为广泛的一种奥氏体不锈钢,它具有优良的耐蚀性和耐热性,优良的低温强度和力学性能.304不锈钢常用的焊接方法为TIC焊接.普通TIC焊接由于焊缝熔深浅、焊接速度低、焊接效率较低,而且在焊接过程中容易出现焊缝区和热影响区的晶粒粗大,造成焊接接头质量下降.功率超声振动是金属凝固过程中改善组织、提高力学性能的有效方法之一.为了提高焊接效率和改进接头的质量,将超声振动通过机械耦合方式引入304不锈钢TIG焊接的过程中,进行了平板堆焊试验.结果表明,施加超声后焊接的熔深有效增加,深宽比增大,焊缝结晶方式由粗大柱状晶转变为细小的树枝晶和等轴晶,晶粒度减小,熔合区组织均匀化.