纳米贝氏体钢再纳米化焊接接头组织和性能

采用TIG焊方法对纳米贝氏体钢板进行表面堆焊并快速进行再纳米化处理,通过SEM和TEM观察了焊接接头不同区域的组织特征和形态,使用XRD和TEM电子衍射花样对各种相进行鉴定,并获得相应相的含量,采用拉伸试验和硬度测试获得了再纳米化焊接接头的力学性能.结果表明,经过再纳米化处理,纳米贝氏体钢焊缝区和淬火区组织转变为纳米级片层状的贝氏体和奥氏体,其中焊缝奥氏体含量为13%,而且淬火区片层厚度与母材相当约为70 nm,焊缝区片层厚度大于母材约为300 nm.力学性能测试结果表明,再纳米化焊接接头抗拉强度为1 500 MPa,硬度为7 000 MPa,与母材相差无几,其中接头断裂位置为回火区,是由于回火区析出大量碳化物导致的.     

工艺参数对钛/铝异种合金回填式搅拌摩擦点焊连接质量的影响

采用回填式搅拌摩擦点焊工艺(Refill friction stir spot welding,FSpW)对厚度均为2 mm的5A02-O铝合金和TC4钛合金板材进行焊接。通过改变停留时间和回填速度,探究不同工艺参数对接头微观组织和力学性能的影响。结果表明,在选定工艺范围内,焊点成型良好,搅拌区晶粒细小,热影响区晶粒长大但有限,搅拌套作用区界面原子扩散距离比搅拌针作用区更大,停留时间6 s获得的焊点界面原子扩散距离和金属间化合物(IMC)厚度在1 μm左右。随着回填速度提高,接头承载载荷总体呈现上升趋势,但仍有数值波动,回填速度为30 mm/min,停留时间为6s获得接头拉剪载荷最低为4861 N,回填速度为90 mm/min,停留时间为6 s获得接头拉剪载荷最高为6617 N,拉剪后宏观断面较为平整,断裂模式为剪切断裂,微观断口由韧窝组成。     

偏析对纳米贝氏体钢再纳米化焊缝组织性能的影响

采用扫描电镜、透射电镜TEM和电子背散射衍射EBSD分析了焊接偏析对纳米贝氏体钢再纳米化焊缝中的残余奥氏体的影响.结果表明,焊接偏析导致了粗大奥氏体的形成,该粗大奥氏体集中分布于枝晶间位置.粗大奥氏体的含碳量低于块状奥氏体,稳定性降低.母材残余奥氏体尺寸为亚微米级且均匀分布,而焊缝残余奥氏体的平均晶粒尺寸为微米级,且分布不均匀.焊接偏析导致的焊缝残余奥氏体的变化对焊缝延伸率有重要影响.力学测试结果表明再纳米化焊缝强度与母材相当,延伸率明显小于母材.     

高硅铝合金T/R盒体激光封焊应力分析及优化设计

采用有限元软件MSC. Marc对高硅铝合金盒体焊接残余应力和真空服役状态下的内压应力进行分析,提出了封装盒体的优化设计方法. 考察了盒体形状、尺寸和盖板厚度对内压应力的影响规律,结果证明,内压应力随着短边边长的增大而增大,随着盖板厚度的提高而减少,基本不受长边边长变化的影响,指出窄长型盒体是提高盒体面积和降低内压应力进而提高可靠性的发展方向. 分析了试验用盒体的内压应力和残余应力叠加后的服役应力特点并进行了可靠性分析,指出内压应力和焊接应力的最大应力不在同一方向上,叠加后的等效应力小于两者加和. 讨论了盒体的极限尺寸,验证了试验用盒体服役状态下是可靠的.     

纳米贝氏体钢TIG焊接头组织和性能

采用TIG焊接方法对1500 MPa级纳米贝氏体钢进行焊接.利用光学显微镜(OM),扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对焊接接头的微观组织和断口形貌进行了观察与分析,通过硬度测试与拉伸试验考察了接头的力学性能.结果表明,纳米贝氏体钢的焊接性较差,TIG焊焊缝和淬火区组织为淬硬的马氏体,硬度高达1000 HV;焊缝偏析严重,在枝晶间出现残余奥氏体;焊接接头出现冷裂纹,且为沿晶脆性断裂;回火区析出大量碳化物,主要为M₇C₃(M表示Fe,Cr,Mn)和渗碳体Fe₃C,并随着回火温度的升高,碳化物析出量增大,成为焊接接头的又一薄弱环节.     

B4C-TiB2-SiC-TiC复合陶瓷钎焊接头微观组织及力学性能

采用Ag-Cu-Ti钎料及Ag-Cu-Ti+B4C复合钎料对高性能B4C-TiB2-SiC-TiC(BTST)复合陶瓷进行了钎焊连接,分析了Ag-Cu-Ti钎料在复合陶瓷表面的润湿行为,研究了钎焊温度、保温时间以及B4C含量对接头界面组织及力学性能的影响。结果表明：钎料对BTST复合陶瓷具有良好的润湿性,界面反应主要发生在Ti与复合陶瓷之间,反应产物主要为TiC和TiB。钎焊温度和保温时间显著影响钎焊接头的界面组织和力学性能。随着钎焊温度的提高或保温时间的延长,BTST复合陶瓷侧界面反应层逐渐增厚,钎缝组织趋向于形成Ag-Cu共晶组织,钎焊接头弯曲强度先升高后降低。随着钎料中B4C含量的增加,接头中陶瓷侧反应层厚度急剧降低,钎缝区域组织得到细化,接头强度先升高后降低。当添加B4C颗粒含量为1wt.%,钎焊温度890℃,保温时间15 min时,钎焊接头弯曲强度最高为314.2 MPa。     

基于Ti中间层的B4C复合陶瓷扩散连接接头界面微观组织与力学性能

碳化硼(B₄C)复合陶瓷以其高硬度、高熔点、良好的耐磨性以及吸收中子能力的特性,广泛应用于制造防弹装甲材料,原子反应堆控制以及耐磨耐高温结构材料等领域.文中采用中间层Ti箔对碳化硼复合陶瓷(B₄C-SiC-TiB₂)进行扩散连接,研究了连接温度对连接界面组织及接头力学性能的影响.结果表明,在连接温度1300 ~ 1450 ℃下成功扩散连接了B₄C-SiC-TiB₂复合陶瓷,Ti与B₄C反应生成TiB₂和TiC.随着连接温度的升高,反应层变厚,而过厚的反应层会对接头的性能造成不利影响.在连接温度1300 ℃时,反应层的平均厚度约为5 μm,此时获得较高的接头抗剪强度100 MPa;在连接温度1450 ℃时连接层基本为TiB₂和TiC陶瓷相,此时扩散连接接头可以获得较高硬度(25.4 GPa).     

增材制造RAFM钢激光焊接头显微组织分析

局部工件采用增材制造技术成型再焊接完成装配是未来精密加工较为可行的方案之一. 采用激光焊对4种不同粒径粉末增材制造得到的低活化铁素体/马氏体钢板（reduced activation ferritic/martensitic steel,RAFM钢）进行焊接,分析激光焊接头显微组织演变特征.结果表明,粉末粒径小于25 μm的增材RAFM钢的道间未熔合缺陷在焊缝区得到修复,而热影响区与母材未熔合缺陷无法改善;粉末粒径为15 ~ 53,45 ~ 105 μm以及大于100 μm的增材RAFM钢的气孔缺陷在焊接过程中无法消除,焊缝区与母材皆有分布,后者的气孔数量和大小明显大于前两者;4种接头焊缝区微观组织皆为粗大的板条状马氏体,柱状晶生长至中心线相交,无等轴晶出现. 由增材制造工艺特点导致热影响区与母材区出现偏析带.近焊缝淬火区峰值温度较高,为细小的马氏体组织;远焊缝回火区产生二次回火的珠光体组织,且伴随部分晶粒长大.     

集成固相焊接方法在液冷板制造中的应用

为了提高6063铝合金翅片式大宽度流道液冷板的散热性能和焊接可靠性,满足雷达系统功放组件高集成、大型化带来的热耗快速增加的散热需求,文中提出采用2种固相焊接方法(扩散焊和搅拌摩擦焊)集成完成液冷板的制造方案,明确了集成焊接方法的工艺性结构设计要求,验证了工艺制造路径,仿真分析了集成焊接方法对结构刚性的影响。结果表明,集成焊接方法能够实现液冷板的高质量焊接,焊后结构刚性得到大幅提高。某功放组件采用集成固相焊接方法成功成型了液冷流道,其焊接质量满足设计要求,在1.5 MPa服役压力下的流道表面变形量仅为0.015 mm。     

铝合金搅拌摩擦焊液冷流道承压力学模型

为了实现液冷组件的可靠性设计,并且缩短液冷流道结构的设计周期,文中在通过力学仿真计算获得大量仿真数据的基础上,探索了流道承压共性规律,明确了液冷流道承压最大应力响应的影响因素及影响规律。结果表明,搅拌摩擦焊液冷流道内部的最大等效应力与盖板厚度呈反比,与盖板承压宽度的平方呈正比,与内压呈正比,在此基础上,建立了液冷流道承压力学模型 σ = KPL ² H ^-1,其中,对于铝合金液冷组件,K=0. 243 mm^-1。该承压力学模型为液冷组件提供了力学设计依据,根据液冷组件流道内压可以快速明确其几何尺寸,大大提高了设计效率,且广泛适用于采用其他焊接方法制造的同结构类型的液冷组件。