胶层-镍箔辅助激光焊钢/镁接头组织与性能

采用钢板在上、镁板在下且添加胶层-镍箔辅助的激光焊接技术,对厚度1.4 mm的DP590双相钢和厚度1.5 mm的AZ31B镁合金进行焊接, 基于热力学计算选择添加箔片元素,分析接头焊缝形貌、显微组织与力学性能,并对接头熔池温度场和流场进行数值模拟. 结果表明,激光功率1 800 W,焊接速度30 mm/s,离焦量为 + 2 mm,流量为15 L/min的氩气保护的工艺条件下,添加镍箔实现了镁/钢冶金连接,同时添加胶层和镍箔,与单一添加镍箔相比,接头平均抗剪强度提高1.73倍;添加胶层,焊缝连续光滑, 镁侧熔池的熔化宽度增大,钢/镁横向结合面积增加,熔池温度梯度降低,熔池流动速度提高,促进了界面元素相互扩散和冶金反应,因此钢/镁接头性能得到大幅提升.     

表面活化Al2O3陶瓷与5005铝合金真空钎焊

采用Al-Si钎料对经过Ag-Cu-Ti粉末活性金属化处理的Al₂O₃陶瓷与5005铝合金进行了真空钎焊,研究了钎焊接头的典型界面组织,分析了钎焊温度对接头界面结构特征及力学性能的影响. 结果表明,接头典型界面结构为5005铝合金/α-Al+θ-Al₂Cu+ξ-Ag₂Al/ξ-Ag₂Al+θ-Al₂Cu+Al₃Ti/Ti₃Cu₃O/Al₂O₃陶瓷. 钎焊过程中,Al-Si钎料与活性元素Ti及铝合金母材发生冶金反应,实现对两侧母材的连接. 随着钎焊温度的升高,陶瓷侧Ti₃Cu₃O活化反应层的厚度逐渐变薄,溶解进钎缝中的Ag和Cu与Al反应加剧,生成ξ-Ag₂Al+θ-Al₂Cu金属间化合物的数量增多,铝合金的晶间渗入明显;随钎焊温度的升高,接头抗剪强度先增加后降低,当钎焊温度为610 ℃时,接头强度最高达到15 MPa.     

Ni/Si中间层对铝/钢激光焊接头组织与性能的影响

研究了以Ni箔以及预置Si粉的Ni箔为中间层的铝/钢异种金属激光焊行为. 系统考察了不同激光功率下预置Si粉的Ni箔中间层对铝/钢异种金属激光焊接头组织与性能的影响. 结果表明，加入预置Si粉的Ni箔做复合中间层时，与只添加Ni箔片做中间层时相比，焊接接头的最大剪切力明显提高，其中激光功率为2 150 W时焊接接头的最大剪切力提高至1 307.96 N；Si粉的添加增加了熔池的流动性，并使得铝/钢界面的物相组成、元素分布和微观组织形态发生了改变；焊缝区生成了Fe-Si及Al-Si二元新相，有效抑制了Fe-Al二元脆性相的生成，改善了铝/钢的焊接性. 因此，预置Si粉的Ni箔复合中间层的加入，可以有效地改善铝/钢异种金属激光焊过程中的冶金反应，进而提高焊接接头的力学性能.     

TRIP/TWIP异种钢激光偏束焊接接头的显微组织与力学性能

采用不同激光束偏移量对TRIP钢和TWIP钢进行了异种钢焊接,并测试和分析了焊接接头的显微组织、硬度及力学性能。结果表明:TRIP/TWIP焊接接头的力学性能较TRIP钢和TWIP钢母材明显降低。焊接过程中熔池内的搅动以及激光束偏移导致了熔池内锰元素的不均匀分布,从而直接影响焊缝的显微组织和断裂形式。激光束偏向TWIP钢侧形成全奥氏体焊缝有助于改善焊接接头的力学性能。     

铝/钛异种金属冷金属过渡熔钎焊接头分析

以ER4043的铝焊丝对6061铝合金和TA2纯钛进行CMT熔钎焊,采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)分析了焊接接头的微观组织特征,并通过拉伸试验对接头进行了力学性能的评定. 结果表明,焊接接头具有熔焊和钎焊双重性质:铝母材局部熔化,与熔化的焊丝金属混合后凝固形成焊缝;而没有熔化的钛母材通过Ti原子的扩散与焊缝金属形成金属间化合物结合层的钎焊界面. 钎焊界面处反应层可分为靠近钛板一侧的连续层Ti₃Al和向焊缝内部生长的锯齿状的反应层TiAl₃. 当钛板坡口角度为30°时,钎焊界面化合物生长均匀良好,接头会断裂在铝母材的热影响区,最高抗拉强度达到197.5 MPa.     

铝锂合金瞬间液相扩散连接接头的性能

采用纯Zn箔作中间层，对2195铝锂合金进行瞬间液相扩散焊(TLP),采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、显微硬度计和万能试验机等研究了焊接温度对接头的显微组织、元素扩散、物相以及力学性能的影响。结果表明：随着焊接温度的升高，接头焊缝处元素扩散更充分，组织更均匀，但焊接温度过高时，焊缝处会出现母材过烧和晶粒粗大的现象；接头焊缝处物相主要由Al、Al_0.71Zn_0.29和CuZn₂金属间化合物组成；随着焊接温度的升高，接头显微硬度总体呈下降趋势，剪切强度呈先上升后下降的趋势，当焊接温度为560℃时，接头剪切强度最大，为96.7 MPa。     

新型Al-Mg-Mn-Er合金TIG焊接头的微观组织及力学性能

对一种Al-Mg-Mn-Er合金薄板进行TIG填丝焊接，并研究接头的微观组织以及力学性能. 结果表明，焊缝中心为等轴树枝晶，熔合线附近未出现典型的联生结晶形貌，而是存在着一个宽度约为100 μm的细晶带，热影响区出现再结晶组织. 焊缝中的析出相主要以初生Al₃Er的形式存在，与母材相比，焊缝中初生Al₃Er的尺寸更加细小，分布更加均匀，焊缝中次生Al₃Er的数量相对较少，而且这些次生Al₃Er是焊接时母材中未熔化而保留下来的. 焊接区和热影响区的硬度均低于母材，其中焊缝区的硬度最低. 随着焊接热输入的增加，接头的抗拉强度先增加后减小，当焊接热输入为218 J/mm时，接头的抗拉强度最高，达到母材的71.4%，试样的断裂位置均位于焊缝区，断口形貌呈现韧性断裂特征.     

采用Cu-xTi合金焊材的紫铜厚大结构件He-TIG焊缝组织及性能研究

通过在焊材中添加合金元素Ti可以有效抑制紫铜厚大结构件焊接时热裂纹的问题,焊材中的钛与溶入熔池的氧反应生成TiO2上浮至熔池表面,凝固形成焊渣,从而避免裂纹源的产生。针对紫铜厚大结构件He-TIG焊自行研发了Cu-xTi合金焊材。焊材中Ti含量对紫铜焊接热裂倾向的影响明显,Ti含量应控制在2%左右。当Ti含量达到4%时,由于焊缝中形成了(β-TiCu4+TiCu)2的低熔共晶液膜从而增加了焊缝金属的热裂倾向。力学性能试验表明,采用Cu-xTi合金焊材可以获得良好力学性能的焊缝金属和接头,通过Ti元素的添加,在不降低焊缝金属及接头冲击韧性和塑性的情况下,可以大大提高强度和硬度。     

铝/钛异种金属旁路分流MIG电弧熔钎焊特性

以1 mm厚6061铝合金与TC4钛合金板为试验材料,进行旁路分流MIG电弧熔钎焊工艺试验,得到均匀美观的焊缝成形.分别采用金相显微镜、扫描电镜、万能拉伸试验机进行研究.结果表明,界面层上方金属间化合物以柱状晶形式存在,呈现短而密集的状态.界面层靠近钛侧易形成AlTi,而界面层靠近铝侧易形成Al₃Ti,TiSi₂等金属间化合物,由于焊接过程中熔池内部温度的变化不均,会使界面层中出现Al₁₁Ti₅过渡相.拉伸试验表明,接头最高抗剪强度达182.6 MPa,约为铝母材的97.6%,断裂发生在铝母材热影响区,断口出现一定量的颈缩.     

Ti-Ni合金对SiCp/Al MMCs等离子弧原位焊接焊缝性能的影响

以Ti-Ni合金作为填加材料,采用氮氩混合等离子气对SiCp/Al基复合材料进行等离子弧原位焊接.结果表明,填加Ti-Ni合金进行等离子弧原位焊接,在焊缝组织中生成了新的增强颗粒TiN,TiC,AIN,Al3Ti和Al3Ni未发现明显的针状相生成,有效的抑制了脆性相Al4C3,并且接头组织致密,结合较好.Ni元素的添加,降低了SiC溶解程度,使得熔池中的结晶热显著提高,改善了熔池的流动性.同时在焊缝组织中形成了新的增强相AlNi,Al3Ni,从而有效地提高接头的力学性能.采用Ti-Ni合金进行等离子弧原位焊接,接头的抗拉强度为215.4MPa,达到母材强度的67.3%.     

Effect of Ti-Al on microstructures and mechanical properties of plasma arc in-situ welded joint of SiCp/Al MMCs

The effect of Ti-Al on microstructures and mechanical properties of SiCp/Al MMC joints produced by plasma arc in-situ weld-alloying was investigated, in which argon-nitrogen mixture was used as plasma gases and Ti-Al alloy as filling composite. The results show that the formation of needle-like harmful phase Al4C3 is effectively prevented in the weld by in-situ weld-alloying/plasma arc welding with Ti-Al alloy sheet filler whose titanium content is more than 20%. The fluidity of molten pool is improved, and stable molten pool is gained for the addition of the Ti-Al alloy. The mechanical properties of welded joint are effectively enhanced by the compact-grain structure and the new reinforced composites such as Al3Ti, TiN, AlN and TiC welded joint. The test results of mechanical property show that the maximum tensile strength of welded joint gained by adding Ti-60Al alloy is up to 235 MPa. The factors influencing the tensile strength were also investigated.     

Microstructural and mechanical characteristics of laser welding of Ti6Al4V and lead metal

Titanium alloy Ti6Al4V and lead metal were welded using a continuous wave Nd:YAG laser. The influences of laser power, scanning velocity, and laser beam offset on weld morphology were investigated. Microstructure, chemical composition and mechanical properties of the joints were evaluated. Experimental results showed that fusion weld formed at the upper part of the weld and brazing weld with solder of Pb formed at the lower part of the weld under appropriate process condition. Interfaces were formed between mixed fusion zone and liquid lead zone in molten pool during laser welding of Ti6Al4V and lead. Reasons for interface formation may be different driving force of various regions in molten pool, and the miscibility gap of Ti and Pb binary system. Ti-Pb intermetallic compound Ti₄Pb was detected at the fusion weld zone, which made the microhardness of the weld seam was higher than that of the base materials. The strength of the joint was at least equal to or larger than that of lead base material.     

铝合金脉冲激光焊Mg元素烧损行为及接头硬度分布

采用Nd:YAG脉冲激光对1mm厚5A05铝合金板进行焊接,结合激光焊物理过程,研究和分析了焊接工艺参数(脉冲能量、脉冲宽度、焊接速度和离焦量)对Mg元素烧损和焊缝熔深的影响,以及焊缝中Mg元素含量的变化和接头的硬度分布.结果表明,Mg元素烧损受熔池搅拌作用的影响,随搅拌作用增强和焊缝熔深的增加,焊缝中Mg元素烧损率减小;受Mg元素含量和冷却速度影响,焊接接头硬度在熔合线附近具有最大值,在焊缝中从表面到熔池底部硬度先减小再增大.     

高强铝合金双脉冲VPPA焊缝成形机理

建立双脉冲VPPA(variable polarity plasma arc)焊接系统，进行7A52高强铝合金双脉冲VPPA焊接工艺试验，研究低频脉冲调制叠加高频脉冲对VPPA焊接过程中焊缝成形和焊缝力学性能的影响. 结果表明，低频脉冲周期性振荡液态熔池，可获得表面饱满的鱼鳞纹焊缝；高频脉冲使电弧更为集中，有效地提高了电弧能量密度，穿透力加强；双脉冲耦合振荡加强了对熔池的搅动作用细化了铝合金焊缝晶粒. 焊接接头抗拉强度达到384.13 MPa，相比VPPA焊接接头强度提高了10.21%左右；焊接接头断面收缩率和断后伸长率均有一定程度的提高. 铝合金双脉冲VPPA焊接工艺提高了焊接接头力学性能.     

随焊超声施加方法对铝合金TIG焊缝成形影响

在铝合金TIG焊接的过程中,超声能量处理熔池可以改善焊缝成形、组织与接头力学性能.文中研究了随焊超声施加方法对铝合金TIG焊缝成形的影响,结果表明,连续施加超声会导致熔池熔体飞溅,焊缝成形不佳;间断施加超声可以有效避免熔体飞溅,焊缝成形良好.随焊超声冲击及随焊滚动超声技术均可实现间断施加超声,结果表明,尽管随焊超声冲击使熔宽变小,但是低频冲击作用对TIG焊缝成形具有副作用,会减小熔深.而采用随焊滚动超声技术,可以有效避免低频机械冲击的不利影响,焊缝熔宽变小的同时熔深也增大.     

激光电弧热源复合模式对301L不锈钢焊接接头性能的弱化机制

激光电弧复合焊在传统的激光填丝焊基础上加入了电弧形成复合热源,导致电弧区产生热量积累,造成焊缝晶粒粗大,并弱化了焊接接头的强度和断后伸长率,促使焊接结构的服役安全性能大幅降低. 通过建立三维熔池温度模型及力学性能分析阐明了激光与电弧协同热作用对焊接接头强度和断后伸长率的影响规律. 结合焊缝的晶粒尺寸、晶界取向差分布、织构强度从微观晶体学角度揭示了焊接接头强度和断后伸长率的弱化机制. 结果表明,电弧介入促使复合热源产生热积累,降低熔池温度梯度,强化了晶粒的择优取向生长及织构强度,导致接头各向异性,从而使焊接接头的断后伸长率降低2%. 较低的温度梯度会延长熔池冷却时间,促使晶粒长大和大角度晶界减少,不利于阻碍位错滑移,导致焊接接头平均屈服强度降低35 MPa,极限抗拉强度降低66 MPa. 并且随着焊接电流的升高,熔池高温停留时间延长,接头晶粒及织构强度增大,接头强度和断后伸长率继续降低.     

2219-T6激光同轴辅助搅拌摩擦焊性能与组织分析

对2219-T6铝合金激光同轴辅助搅拌摩擦焊接头的宏观形貌、力学性能及显微组织进行了研究.结果表明,激光辅助热源的加入有助于消除金属塑性流动不充分引起的隧道缺陷,提升接头性能,但激光功率过大会加剧焊缝软化而使性能下降.激光辅助热源使焊核区扩大,且焊核区中θ相（Al₂Cu）增大,但对热力影响区的显微组织无明显影响.通过固溶+人工时效方法的焊后热处理以显著提升接头强度（从母材强度的76%提升100%）.加入激光的焊核区及热力影响区在热处理后晶粒尺寸相比不加入激光有所减小,且激光功率越大,对应的晶粒尺寸越小.     

Ti-Al-Si-Mg对SiCp/Al基复合材料等离子弧原位焊接焊缝组织和性能的影响

以填充自制药芯铝焊丝的形式向熔池内部直接添加Ti,Al,Si,Mg等金属元素,用氩氮混合等离子气体对SiCp/Al基复合材料进行等离子弧原位焊接.分析了Ti-Al-Si-Mg以及它们的氧化物对焊缝组织和性能的影响.结果表明,以Ti-Al-Si-Mg作为原位反应填充材料,可以有效抑制针状脆生相Al4C3的生成,改善熔池流...