采用铜和铌复合中间层的钛合金与不锈钢的真空热轧焊接

采用铜(纯铜及含稀土元素钇的铜) 铌的复合中间层进行了钛合金与不锈钢板的真空热轧焊接试验,测试了接头拉伸强度,并利用金相显微镜、扫描电镜、XRD、能谱对连接界面的微观结构、断口形貌及中间层材料铜的组织进行了分析,结果表明,连接界面结合良好,无未焊合或开裂处;焊后未生成金属间化合物,在铌-钛合金界面处存在一厚度约为2.5μm的过渡层,而铜-不锈钢、铌-铜界面的过渡层厚度约为1.9μm;焊后铜晶界处产生了空洞,断口形貌显示出现了沿晶开裂的现象;稀土元素r的加入可以细化铜的晶粒,在相同的焊接工艺参数时含有稀土元素Y的铜层中未形成空洞,随着钇在铜中的质量百分含量由0.01%增加到0.02%,细化晶粒的效果更加显著,与采用纯铜作为中间层材料时的抗拉强度(326.9 MPa)相比分别提高了51.3MPa(铜中含钇0.01%,质量分数)和61.7 MPa(铜中含钇0.02%质量分数).     

热轧复合不锈钢-碳钢复合板界面特征

研究了热轧不锈钢-碳钢复合界面的组织形貌、成分、硬度变化及结构特征。结果表明热轧复合碳钢—不锈钢复合板的复合界面两侧存在一定厚度的扩散层。由于元素扩散及碳化物的生成,复合界面附近硬度升高。对于基层碳钢,靠近界面处显微硬度值最高,而对于复层不锈钢,在距界面处一定距离,显微硬度达到最高值。复合界面剥离后呈现等轴韧窝形貌,表明通过热轧复合的方法,不锈钢和碳钢之间能够实现良好的复合。     

采用铌中间层的钛合金与不锈钢的真空热轧连接界面的显微组织及性能

进行了钛合金与不锈钢采用铌中间层的真空热轧连接实验,分析了连接界面的显微组织及性能。结果表明,采用铌中间层能够明显提高接头的塑性。当压缩率为25%,轧制速度为38 mm/s,热轧温度为800°C和900°C时,不锈钢与铌的连接界面没有明显的金属间化合物层;当热轧温度为1000°C和1050°C时,不锈钢与铌连接界面形成Fe-Nb金属间化合物层,并且当热轧温度为1050°C时在金属间化合物层与不锈钢之间出现开裂。铌与钛合金连接界面的扩散层厚度随着热轧温度的升高而增大。热轧温度为900°C的连接接头的拉伸强度可达-417.5MPa,拉伸试样断裂于铌中间层,断口呈塑性断裂特征。热轧温度为800°C的热轧过度接头分别与钛合金和不锈钢进行TIG焊接,TIG焊后热轧过度接头的拉伸强度可达-410.3 MPa,拉伸试样断裂于铌中间层,断口呈塑性断裂特征。     

钎焊-热轧复合工艺制备不锈钢/碳钢复合板

针对不锈钢/碳钢复合板爆炸-轧制复合工艺存在的主要问题,提出了钎焊-热轧制备新技术,研究了主要工艺参数对钎焊复合板结合强度的影响,分析了钎焊复合板热轧的结合机理,测试了复合板的主要力学性能.结果表明,采用自制的银基钎料可以实现不锈钢/碳钢有效的钎焊结合,理想的钎焊工艺参数为:钎焊温度755～770 ℃,钎焊时间2.5～3 min.热轧过程中钎料层表现出了良好的塑性,压下率为40%时,轧后钎料层未出现断裂、分层.轧制中钎料层同基体形成的金属键显著提高了不锈钢/钎料界面的结合强度,热轧复合板的抗剪强度达到了342.6 MPa.     

钢／铝复合板热轧复合变形规律

采用弯曲实验、金相和扫描电子显微镜,研究轧制温度、变形量对钢/铝复合板热轧复合的结合强度、界面和厚比分配的影响.结果表明:在轧制温度低于400℃时,弯曲次数随着预热温度的升高而增加,之后又逐渐减少:轧制温度在400℃时钢/铝复合板结合界面的结合强度最大;随着轧制温度的升高,铝层的压下量增加,钢层的压下量减小,致使两者压下量的差值增加;总的压下量越大,弯曲次数越多,结合界面和结合强度越好:当总压下量为20%～30%时,弯曲次数随压下量的增加而缓慢增加;当总压下量＞30%时,弯曲次数随压下量的增加而快速增加;随着总压下量的增加,钢和铝的压下量成正比关系增加,变化趋势相同,组元压下量的差值随总压下鼍的增加而减小,变形量趋于一致.     

加热温度对热轧复合钛/不锈钢板结合性能的影响

利用热模拟试验机进行了加热温度分别为800、850、900、950 ℃的纯钛TA2与304L不锈钢的压缩复合实验,并从中选取最佳加热温度进行了热轧复合实验。利用金相显微镜、电子探针、XRD物相分析等手段对复合界面处的微观形貌、元素的扩散及金属间化合物的种类等进行了分析研究,并对界面的剪切强度进行了测试。实验结果表明,TA2/304L界面处生成了σ相、σ′相、FeTi、NiTi和CrTi4等金属间化合物。随着温度的升高,金属间化合物层的厚度增加。界面剪切强度随金属间化合物厚度增加而减小。加热温度为850 ℃时,热模拟试样获得最佳结合性能,热轧复合实验获得的钛/不锈钢复合板界面的剪切强度达到215 MPa。     

加热温度对热轧复合钛/不锈钢板结合性能的影响

利用热模拟试验机进行了加热温度分别为800、850、900、950℃的纯钛TA2与304L不锈钢的压缩复合实验,并从中选取最佳加热温度进行了热轧复合实验。利用金相显微镜、电子探针、XRD物相分析等手段对复合界面处的微观形貌、元素的扩散及金属间化合物的种类等进行了分析研究,并对界面的剪切强度进行了测试。实验结果表明,TA2/304L界面处生成了σ相、σ′相、FeTi、NiTi和CrTi4等金属间化合物。随着温度的升高,金属间化合物层的厚度增加。界面剪切强度随金属间化合物厚度增加而减小。加热温度为850℃时,热模拟试样获得最佳结合性能,热轧复合实验获得的钛/不锈钢复合板界面的剪切强度达到215MPa。     

界面Ni层对热轧不锈钢复合板结合性能的影响

研究了不同厚度(0、0.1及0.2 mm)的Ni层在不同的压下条件下对热轧不锈钢复合板结合强度的影响。利用光学显微镜、扫描电镜及EDS能谱仪对热轧不锈钢复合板的组织及界面元素分布等微观特征进行了研究。结果表明,Ni层的加入会明显阻止元素的扩散,并能减少界面氧化物的比例,但在一定程度上会降低界面的结合强度。     

1100/7075/1100复合板热轧复合和热处理工艺

开发了一种1100/7075/1100复合板的热轧制备方法,研究了热轧复合过程中各层金属厚度的变形规律,使用扫描电镜对1100和7075结合界面进行了微观表征,研究了热处理后界面扩散情况,以及热处理工艺对中间扩散层厚度的影响。研究表明,1100层变形大于7075层,复合板包覆率随着总压下量的增加而降低;热处理能促进界面金属元素的扩散,扩散层厚度随着退火时间的增加而增大;通过合适的热处理,可以使复合板获得较好的综合力学性能。     

钛合金与不锈钢真空热轧连接界面微观结构及性能

完成了TC4钛合金与304不锈钢的直接真空热轧连接,连接界面微观结构的研究结果表明,当压缩率20%,轧制速度0.038 m/s时,轧制温度800℃时连接界面存在未连接的孔洞,轧制温度850℃时连接界面形成了三层金属间化合物层,其中富铬层硬度约为母材钛合金硬度的2倍,轧制温度900℃时连接界面产生了金属间化合物层之间或金属间化合物层与母材之间的开裂现象.轧制温度850℃时接头抗拉强度最高,可达77.33 MPa.拉伸试样均为脆性断裂,不锈钢一侧的断口存在γFe,Cr,Fe₂Ti,σ和Cr₂Ti.     

中间层厚度对TLP扩散连接TC4组织和性能的影响

采用电沉积Ni/Cu层作为中间层实现了TC4钛合金瞬时液相（TLP）扩散连接,采用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪研究了Cu层厚度对TC4钛合金接头界面微观组织和力学性能的影响,并结合Ti-Cu和Ti-Ni二元相图阐明了反应机制。结果表明,瞬时液相扩散连接接头的典型界面组织为TC4/α-Ti+Ti2(Cu, Ni)/TC4,其中Ni元素均以固溶体的形式存在于接头中。随着电沉积Cu层厚度增加,扩散层和焊缝宽度增加,接头中央未焊合的孔洞消失,反应层中开始出现连续的Ti2(Cu, Ni)金属间化合物层且宽度逐渐增加。接头抗拉强度在电沉积Cu层厚度为15 μm时达到最大值500 MPa。断裂分析表明,所有TLP扩散连接接头均以解理断裂方式在焊缝处断裂。     

钴/镍复合中间层真空扩散连接钨与钢

以钴粉/镍箔为复合中间层,采用800,900和1 000 ℃等三种连接温度,加压10 MPa并保温120 min的工艺条件,对钨/钢真空扩散连接. 研究了接头的微观组织、成分分布、力学性能及断口特征. 结果表明,连接温度为800 ℃和900 ℃时,钨/中间层界面金属间化合物生成很少,对应接头抗剪强度分别为186 MPa和172 MPa,断口均位于钨母材中近界面的位置,为典型解理断裂形貌;当连接温度升至1 000 ℃时,钨/中间层界面生成厚度小于2 μm的连续金属间化合物层,接头抗剪强度降至115 MPa,断裂也发生在钨母材中近界面的位置,断口大部分区域为沿晶断裂特征.     

保温时间对置氢TC4真空钎焊界面结构及连接强度的影响

采用纯铝箔做中间层,真空连接普通TC4钛合金以及氢的质量分数分别为0.1%,0.3%,0.5%置氢TC4钛合金.利用扫描电镜、X射线衍射分析仪、能谱分析仪对接头界面组织进行分析,并进行接头压剪强度试验.结果表明,当保温时间为45 min时,连接接头组织由两层组成;而当保温时间足够长,达到90 min时,接头完全由TiAl3金属间化合物层组成.不同保温时间下接头的抗剪强度有明显的差别,且随保温时间的延长而下降后.而在相同的工艺参数下,置氢TC4钛合金连接强度明显高于普通TC4钛合金.     

Ti2AlNb合金与TC4合金真空扩散连接

采用真空扩散焊方法连接Ti2AlNb合金与TC4合金,并研究连接参数与接头显微组织、力学性能之间的关系.结果表明,由于Al、Ti、Nb和V的扩散,界面处生成3种反应层,分别是TC4一侧的B2/β层和ɑ2层以及Ti2AlNb侧的ɑ2+B2/β层.连接温度决定接头中的原子活性,因此,控制着反应层的形成和接头的抗剪切强度.当...     

Transient liquid phase bonding of 304 stainless steel using a Co-based interlayer

Transient liquid phase bonding of AISI 304 austenitic stainless steel was carried out using a Co-based interlayer with 40?μm thickness. The effect of bonding time and solid-state homogenisation time on the microstructure and mechanical properties of samples was investigated. The results showed that isothermal solidification was completed within 30?min at a constant temperature of 1180°C. With increasing homogenisation time, at 1000°C, a more uniform distribution of alloying elements and hardness profile across the joint region was achieved. The average shear strength of homogenised samples was about 72% that of the base metal at the same heat treatment cycle.     

TiB_w/TC4钛合金与C/C复合材料钎焊接头的界面组织结构

采用活性钎料TiZrNiCu对TiBw/TC4钛合金和C/C复合材料进行了钎焊连接,借助SEM,EDS,XRD等分析手段研究了钎焊工艺参数对接头界面组织结构的影响.结果表明,采用TiZrNiCu钎料可以实现对两种材料的连接,接头典型的界面结构为：C/C复合材料/TiC＋（Ti,Zr）2（Cu,Ni）/Ti（s,s）＋（...     

首道次压下率对不锈钢热轧复合板界面结合性的影响

应用ABAQUS模拟了1200℃条件下的316L不锈钢/Q235碳钢复合板的首道次轧制过程,以最大垂直压应力与硬金属的平面变形抗力的比值作为复合板结合性的判断依据,得到了不同压下率的界面结合率.与实验数据对比发现,在相同的压下率情况下模拟的界面结合率略高.为了消除模拟结果与实验结果之间的差异,使有限元模型更接近于实验,用模拟数据和实验数据对判别式的比值进行修正,并得到比值为1.03975.修正后所得到的界面结合率更接近于实验结果;实验结果也验证了有限元模型的正确性和模拟过程中判断依据的可行性;此外,得到了界面结合率随首道次压下率的增加基本呈指数型增加的规律.     

Ag-Cu-Sn-Ti活性钎焊Gr/2024Al复合材料与TC4钛合金

采用自制的AgCuSnTi钎料对发汗材料Gr/2024Al复合材料和TC4钛合金进行钎焊,对焊后接头界面组织及力学性能进行了分析.结果表明,接头典型界面组织为Gr/2024Al/Ti₃AlC₂/Ag₂Al+Ag₃Sn+Al₂Cu+Al₅CuTi₂/Al₅CuTi₂+Ag₃Sn/TC4.钎焊时,活性元素Ti与Gr/2024Al复合材料的石墨基体发生活性反应,实现了TC4与Gr/2024Al复合材料的低温连接,保证了复合材料的力学性能及发汗功能.随钎焊温度升高及保温时间延长,钎缝组织中弥散分布的Al₅CuTi₂化合物聚集长大成块状,使接头性能下降.当钎焊温度为680℃,保温时间为10min时接头抗剪强度达到最大值17MPa,其为Gr/2024Al复合材料母材强度的70%.     

置氢TC4钛合金与C/SiC复合材料钎焊接头界面组织和结构

采用AgCu箔片对不同置氢含量的TC4钛合金与C/SiC复合材料进行了钎焊连接.借助SEM,EDS,XRD等分析手段对接头的微观组织、界面结构进行研究,并分析了钎焊工艺参数的影响.结果表明,钎焊温度810℃,保温时间10 min时,置氢含量0.3%的接头界面结构为置氢钛合金/针状韦德曼组织/Ti（s.s）＋Ti2Cu过...     

TC4/TC17电子束焊接接头组织及高温拉伸性能研究

针对TC4/TC17异种钛合金开展电子束焊接研究,并进行了高温(400℃)拉伸试验。结果表明,在焊接热循环作用下,热影响区和焊缝组织与母材相比发生了显著变化;TC4侧热影响区组织为马氏体;TC17侧热影响区则是亚稳定β相,焊缝处观察到粗大的柱状晶。TC17母材硬度高于TC4母材硬度,焊缝中心硬度最高。在400℃下,TC17母材的抗拉强度最好;焊接接头的抗拉强度与TC4母材的相当;TC4/TCI7电子束焊焊接接头的断口表面存在尺寸较大,少而浅的韧窝,韧窝形状呈椭圆形,表现出较好的塑性。