TiAl/Ti_2AlNb放电等离子扩散接头的组织性能研究

采用放电等离子扩散连接方法,对TiAl/Ti_2Al Nb合金进行了扩散连接,分析了焊接接头的显微组织和物相组成,并检测了焊接接头的拉伸强度和显微硬度。结果表明,放电等离子扩散焊可实现TiAl合金和Ti_2AlNb合金的无缺陷连接。焊接过程中Ti_2AlNb母材侧发生了O/α_2向B_2相转变,Ti_2AlNb热影响区由部分相变区、过渡区和完全相变区组成,TiAl母材侧显微形貌无明显变化,但有少量的α_2转变为α相;界面处组织由等轴的TiAl晶粒、(α+α_2)相和少Nb的B_2相构成;界面处显微硬度值最高;接头室温拉伸强度可达300 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.     

TiNi形状记忆合金与不锈钢TLP-DB接头界面组织及力学性能

采用AgCu金属箔作中间层,对TiNi形状记忆合金与不锈钢进行了瞬间液相扩散焊.分析了接头的显微组织、元素分布、物相组成等,研究了接头的显微硬度和不同工艺参数下的抗剪强度.结果表明,接头界面区由TiNi侧过渡区、中间区和不锈钢侧过渡区组成,主要相分别为Ti(Cu,Ni,Fe),AgCu,TiFe等.过渡区的显微硬度值高达500~650 HV,但中间区的硬度值只有大约120 HV.随加热温度的升高和保温时间的延长,接头抗剪强度均呈先增大后减小的趋势,最大抗剪强度为239.4 MPa.断裂发生在TiNi母材和AgCu中间层扩散界面上,断口为混合断裂形貌.     

2099-T83/2060-T8异质Al-Li合金搅拌摩擦焊搭接界面结构与力学性能

采用搅拌摩擦焊(FSW)对厚度为2 mm的2099-T83与2060-T8 Al-Li合金进行搭接.利用OM和SEM等分析技术探讨搅拌头转速和搅拌针长度对搭接接头界面结构与力学性能的影响.结果表明,2099-T83/2060-T8搭接接头焊缝区可观察到明显的结合界面,焊缝区显微硬度低于母材,且在热机影响区与焊核区的过渡区硬度最低.当搅拌头转速由600 r/min增加到800 r/min,且搅拌针长度由3.0 mm减小至2.5 mm时,界面形貌由光滑界面转变成"锯齿状"咬合界面,焊缝区结合界面形貌主要受搅拌针长度影响,"锯齿状"咬合界面搭接接头平均破坏载荷为654 N.搭接接头均在底部母材2060-T8侧热机影响区与焊核区的过渡区断裂,断裂特征为韧-脆混合断裂."锯齿状"咬合界面搭接接头经150℃,保温20 h人工时效处理后,焊缝区显微硬度有所提升,接头承载能力较未经人工时效处理的降低了20%,断口呈现脆性断裂模式.     

DH36高强度钢摩擦柱塞焊工艺与接头组织性能

对高强度船体结构钢DH36钢板进行了摩擦柱塞焊工艺试验研究,对焊接接头微观组织、显微硬度、抗拉强度及连接界面处冲击吸收功进行了观察与测试,对连接界面处拉伸断口进行了扫描电镜观察.结果表明,采用优化摩擦柱塞焊工艺可成功实现DH36高强度钢和柱塞的冶金连接,焊缝区出现明显的硬化倾向,其显微硬度最高可达333 MPa;焊接接头抗拉强度高于母材,连接界面处拉伸断口具有微小等轴韧窝和解理断裂的混合特征,但接头连接界面处冲击吸收功为37 J±5 J,明显低于母材205 J.这是由于焊接热循环过程中在母材与柱塞连接界面附近产生了大量贝氏体及魏氏体铁素体组织导致的韧性降低造成的.     

大厚度TC4钛合金超窄间隙激光填丝焊接头组织性能研究

采用激光填丝焊接方法进行96 mm厚TC4钛合金板超窄间隙焊接,并对焊接接头进行了组织和性能分析。研究发现:焊缝整体呈钉形,没有出现气孔、裂纹及侧壁未熔合等焊接缺陷;焊缝区域主要由大量细长针状α’马氏体相互交织构成;焊接接头上中下3部分热影响区宽度、焊缝区域中α’马氏体板条宽度和位错密度呈递减趋势;焊接接头下部焊缝区域的α’马氏体晶界取向差在55°~65°的大角度晶界分布较中部和上部焊缝区域组织中略少一些;上中下3部分焊接接头中的焊缝区域显微硬度均明显高于热影响区和母材;沿壁厚方向焊接接头的抗拉强度与母材相当,焊接接头断裂位置均位于硬度值较高的焊缝处;最大局部应变出现在焊接接头下部中靠近母材的焊缝区域,局部应变值达到26.3%,而最小的局部应变值出现在焊接接头上部靠近母材的焊缝区,局部应变值约为14.5%。     

Cr12MoV/50CrVA复合冷作模具钢扩散焊接研究

采用真空扩散焊接实现对Cr12MoV和50CrVA的焊接,通过金相显微镜、扫描电镜、显微硬度和万能试验机等方法对Cr12MoV/50CrVA焊接接头结构和性能进行表征。结果表明,焊接温度1050℃时,Cr12MoV/50CrVA焊接界面存在孔洞,焊接接头断裂在焊接界面处。当焊接温度高于1050℃时,界面上孔洞消失,界面结合良好,焊接接头断裂在母材Cr12MoV处。Cr12MoV/50CrVA焊接接头Cr12MoV侧显微硬度值最高,靠近50CrVA附近过渡区显微硬度最低。     

5086铝合金CMT焊接接头微观组织及力学性能研究

采用冷金属过渡焊接技术(CMT)对中低速磁悬浮列车用1 mm厚的5086 H32铝合金进行平板对接焊试验,对不同工艺下的接头进行微观组织观察和力学性能测试,并利用透射电镜(TEM)对接头不同微区中位错和沉淀相进行观察。结果表明:在焊接电流52~61 A,焊速60~90 cm/min的工艺下获得质量可靠的焊接接头;CMT焊接接头由焊缝区(WZ)、热影响区(HAZ)和母材组成,WZ由细小等轴晶和柱状晶组成,熔合线附近出现宽度约为100μm的细晶区;与母材相比,HAZ晶粒存在不同程度的减小;WZ显微硬度最低,HAZ次之;母材位错密度大,缠结严重,HAZ位错密度较低,WZ几乎没有位错;与沉淀相相比,位错密度对CMT接头不同微区的显微硬度影响较大。     

ZK60/AZ31异种镁合金搅拌摩擦焊接头的组织与性能研究

研究了ZK60/AZ31异种镁合金搅拌摩擦焊接头的显微组织、微区织构、显微硬度和力学性能。结果表明,ZK60合金侧和AZ31合金侧焊缝区的晶粒尺寸都相对母材更加细小,且ZK60合金侧热影响区、冠状区和搅拌区的平均晶粒尺寸都要小于AZ31合金侧相应区域;ZK60/AZ31镁合金焊接接头的屈服强度在AZ31合金母材和ZK60合金母材之间,而断后伸长率远小于两种合金母材;ZK60合金侧搅拌区边部、搅拌区中心和AZ31合金侧搅拌区边部的孪晶体积分数分别为7.7%、2.8%和32.3%;ZK60/AZ31镁合金焊接接头的断裂位于后退侧AZ31合金侧过渡区与搅拌区界面处。     

2A97铝锂合金激光焊T形接头组织及性能

采用异种模式与同步模式双光束DISK激光焊接1.5 mm厚的2A97-T3铝锂合金T形接头,对比研究两种模式T形接头的微观组织,硬度分布和拉伸性能.结果表明,两种模式接头的焊缝区显微硬度仅为母材的61%~67%,但异种模式接头深熔焊缝的显微硬度偏高,表明沉淀相的溶解使焊缝区出现软化,而热导焊过程对深熔焊缝有强化作用.异种模式T形接头蒙皮和桁条的抗拉强度分别为415和337 MPa,为母材的84.8%和68.9%;而同步模式分别达到母材的90.6%和59.4%.异种模式T形接头蒙皮和桁条拉伸均断在热导焊缝的过渡区,表明热导焊缝过渡区是异种模式T形接头最薄弱区域.