ZrB2基陶瓷/Ti-6Al-4V合金钎焊接头形成机理与反应层生长规律

采用TiCuZrNi非晶活性钎料对ZrB_2-SiC超高温陶瓷和Ti-6Al-4V合金在880℃钎焊温度下进行钎焊,通过扫描电子显微镜、能谱分析仪和X射线衍射仪对焊接接头界面的反应产物进行系统分析,结合加热、保温和冷却3个阶段深入分析接头形成的机制。结果表明:界面反应产物为β-Ti、(Ti,Zr)_2(Cu,Ni)、TiCu、Ti_2Cu、TiC、Ti5Si3、Ti B和Ti B2。基于扩散理论,建立陶瓷侧反应层生长规律的表达式。     

氧化铝陶瓷钎焊接头的强度与断裂

研究了氧化铝陶瓷与陶瓷及陶瓷与１ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢的钎焊，测量了接头剪切强度，分析了剪切断裂规律。结果表明，钎焊温度对陶瓷与陶瓷钎焊接头剪切强度有较大的影响。随着温度的增加，剪切强度先是增加，然后逐渐降低，在８５０℃时强度最高，为１７６Ｍｐａ。在８５０℃钎焊条件下，陶瓷与不锈钢钎焊接头强度为１５５Ｍｐａ，残余热应力对界面附近的陶瓷损伤较大。通过断口观察与分析，发现有四种断裂类型，各种断裂对应着不同的强度水平。     

Ti-28Ni钎料钎焊Ti合金接头组织与性能研究

采用Ti-28Ni钎料对Ti-6Al-3Sn-3.5Zr-0.4Mo-0.75Nb-0.35Si+5%Ti C(体积分数)Ti基复合材料(TMC)进行真空钎焊连接,结合能谱及X射线衍射结果分析接头反应机理,并对钎焊接头显微组织及力学性能进行系统研究。结果表明:在钎焊温度为1 010℃,保温时间为10、20、30 min时,接头组织形貌均匀致密,未发现孔洞、裂纹等缺陷;钎缝主要由Ti2Ni、α-Ti和Ti C颗粒相组成,钎缝内元素扩散良好;在钎焊温度为1 010℃、保温20 min时,接头室温剪切强度高达659MPa,接头剪切断口分析表明断裂方式为准解理断裂。     

Ti-48Al-2Cr-2Nb合金非晶钎焊接头组织和力学性能研究

用Cu41.83Ti30.21Zr19.76Ni8.19非晶钎料对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金进行真空钎焊连接,利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射以及万能试验机研究接头的显微组织和力学性能。结果表明:在钎焊温度为880、940、970℃,保温时间为600 s下实现了TiAl合金连接,钎缝主要由Ti2Al、AlCuTi、(Ti,Zr)2(Cu,Ni)和α-Ti组成;在一定的保温时间下,增加钎焊温度会导致接头剪切强度先增大后减小;当钎焊温度为940℃、保温时间为600 s,接头的剪切强度达到最大值,为266 MPa。反应层厚度影响接头剪切强度,为更好地控制反应层厚度,建立界面反应层生长动力学方程。     

ZrB2-SiCW超高温陶瓷材料的研究

将SiC晶须与ZrB2基体原料按配比混料,然后热压制备了晶须增韧ZrB2基超高温陶瓷复合材料,研究了复合材料的性能与显微组织。结果表明,所制备的ZrB2复合材料密度较高,其相对密度为98.5%。复合材料的断裂韧性比较低,其平均值为1.95MPa·#m。在等离子电弧加热器上烧蚀9s钟不碎裂;其质量损失随烧蚀时间延长而增加,两者之间近似呈平方关系。复合材料热压坯的组织为晶粒尺寸相近、成分均匀的组织,在等离子电弧加热器上烧蚀5s钟后,部分韧化相开始熔化飞出,留下孔洞。     

T2-TA1搅拌摩擦钎焊接头显微组织及结合机理分析

以B-Ag45CuZnCd为中间层进行T2-TA1搅拌摩擦钎焊(FSB)搭接接头的焊接。对两种焊接参数下形成接头的显微组织进行表征。结果表明:在转速为1 500 r/min、焊速为5.7 m/h、压下量为0.3 mm条件下,Ti、Cu界面为机械混合+冶金结合的混合机制,焊核区界面由Ti层开始,相组成依次为α-Ti(s,s)+CuTi_2/TiCu/AgCd+Ag(s,s);在转速为1 180 r/min、焊速为9.0 m/h、压下量为0.5 mm条件下,Ti、Cu界面为冶金结合,结合区相组成为Cu(s,s)+Cu_4Ti,过渡层厚度约为8μm;热机影响区界面由Ti层开始,依次由α-Ti(s,s)+CuTi_2/AgCd+Ag(s,s)+Cu(s,s)/Cu(s,s)+Cu_4Ti/Cu(s,s)+Cu_4Ti组成;焊缝边沿区域为完全钎焊结合,界面组织为CuTi+AgCd+Ag(s,s)+Cu(s,s)。     

纯铝中间层的Al/Ti钎焊接头微观组织及力学特性

采用纯铝中间层和Zn-Al钎料实现了TC4钛合金和2A12铝合金的非真空刮涂钎焊。借助扫描电镜和能谱分析等测试手段,分析了接头的界面组织结构、界面反应产物。借助电子万能试验机对室温抗拉强度进行了测试。结果表明：TC4钛合金和2A12铝合金的连接接头成形良好,钎焊接头Ti侧界面产物仅有一种金属间化合物TiAl3相;试样接头均断裂于Zn-Al钎料中,钎焊温度为420℃,最高抗拉强度可达到201 MPa。     

MB8镁合金及其焊接接头显微组织及力学性能的研究

通过TIG电焊机对MB8镁合金板材进行焊接,研究MB8镁合金母材及其焊接接头的显微组织和力学性能,分析焊接接头的硬度分布和应力集中系数。试验结果表明:接头焊缝区、热影响区、母材区的组织分别为粗大铸造柱状晶、大小不一的等轴晶和细小均匀的晶粒;焊缝区硬度值最低,母材区硬度值变化幅度较小,最高达48.2HV;TIG焊接接头的力学性能远低于母材,接头焊缝及近缝区晶粒粗大,焊趾处存在应力集中,同时伴有焊接残余拉应力,这些因素是导致焊接接头力学性能降低的主要原因;母材及焊接接头的拉伸断口均呈现撕裂棱形貌,表现为脆性解理断口。     

TA1-Q345爆炸焊接复合板组织与性能研究

采用爆炸焊接法获得TA1-Q345复合板,兼具TA1钛合金钢的高耐蚀性和Q345钢的高强度.对复合板界面显微组织观察发现结合界面以往复循环波纹结合,界面两侧金属不同程度塑性变形,界面波纹状端部存在熔化区.对界面EDS面扫描显示界面两侧金属元素相互扩散.结果表明:界面处显微硬度最高,沿两边母材方向硬度逐渐减小,直到和母材硬度相同.复合板纵向剪切强度为334 MPa,横向剪切强度为298 MPa,均高于理论下限(196 MPa).     

AZ31B镁合金DE-GMAW焊接头组织与力学性能研究

为研究DE-GMAW(双电极气体保护焊)焊接2 mm厚AZ31B镁合金板材时旁路电流对焊缝成型、焊缝显微组织和力学性能的影响,利用光学显微镜和X射线衍射分析技术(XRD)对接头的显微组织、相及相的成分进行分析,同时用维氏硬度试验计和万能试验机对焊接接头的显微硬度和抗拉强度分别进行测量。结果表明:焊缝区主要由α-Mg和β-Mg17Al12两种相组成;旁路电流为160 A时焊缝外观成型良好,没有焊接缺陷,焊缝质量高;随着旁路电流增加,熔宽基本保持不变,熔深逐渐减小,同时焊缝区晶粒尺寸逐渐减小;焊接接头显微硬度逐渐增大,接头抗拉强度呈先增大后减小的变化规律,在旁路电流为160 A时达到最大值。     

7075铝合金搅拌摩擦焊接接头的组织和力学性能

对厚度为12 mm的7075铝合金进行搅拌摩擦焊,用拉伸试验机、光学显微镜、扫描电子显微镜对焊接接头抗拉强度、表面形貌、显微组织和断口形貌进行测试和分析.结果表明:转速较小时,接头外观成型良好,飞边少;转速较大时,接头表面成型变差,飞边增多,接头的鱼鳞纹上产生毛刺;随转速增加,焊核区晶粒和热机影响区晶粒变大;当转速为300 r/min时,晶粒最细小,接头抗拉强度和伸长率最高,分别为382.7 MPa和4.1％,接头的断裂形式为脆性断裂为主的韧-脆混合断裂.     

Mo-CCN-ZrO2复合材料显微组织及性能研究

以难熔金属钼为基体,添加相应比例的3Y-ZrO₂(Y₂O₃稳定ZrO₂)粉体和球形CrCoNi(CCN)中熵合金粉体、C粉,通过固固混合、粉末冶金法制备典型的耐烧蚀钼基复合材料Mo-0.65%CCN-2.0%ZrO₂。系统研究Mo-0.65%CCN-2.0%ZrO₂钼基复合材料显微组织、不同加工变形条件下力学性能及抗氧化能力。结果表明:随变形量增大,晶粒得到细化,第二相粒子分布均匀,材料抗拉强度、伸长率、抗弯强度、断裂韧性等力学性能显著提高;在变形量达65%时,抗拉强度达812 MPa,屈服强度为696 MPa,伸长率为26.2%,抗弯强度为1707 MPa,断裂韧性为32.3 MPa·m1/2;材料断裂类型表现为典型韧性断裂特征,材料的抗氧化能力显著改善。     

化学气相沉积钨的组织与力学性能研究

用扫描电镜上的EBSD装置研究化学气相沉积法制备的高纯钨的晶体取向,化学气相沉积钨具有{110}〈001〉取向织构;用电子万能试验机和分离式霍普金森杆(SHPB)研究纯钨的准静态(10-3s-1)和动态(2000～5000s-1)压缩力学性能,并与等轴晶重熔钨进行对比分析,沉积钨的屈服强度由静态时的1350MPa上升到动态时的2000MPa以上,是应变率敏感材料,等轴晶纯钨的静动态屈服强度高于柱状晶沉积纯钨,柱状晶沉积纯钨有明显的应变硬化效应。沉积钨柱状晶组织的塑性变形方式除滑移外,还有大量的孪晶产生。     

Al-Zn轴瓦合金显微组织和力学特性的研究

对采用设计化学成分制备的Al-Zn轴瓦合金进行显微组织观察、能谱分析和力学特性测试。结果表明:在合金化学成分设计的质量分数范围内,在Al-Zn-Cu基体表面分布着Mg2Si、CuAl2、S(Al2MgCu)相、Pb相、Sn相和Al(6MnSiFe)相;合金铸锭经过500℃×6 h均匀化处理、轧制和300℃×1 h退火处理后,其抗拉强度为180~205 MPa,伸长率为16%~18%,显微硬度为54.7HV。     

AZ31B镁合金薄板交流TIG焊接接头组织和性能研究

采用交流TIG焊对2.0 mm厚的变形镁合金AZ31B薄板进行焊接试验,利用扫描电镜、能谱分析、剪切试验对焊接接头的显微组织、元素分布、断口形貌、接头强度等进行分析。结果表明,焊缝区镁元素存在一定的氧化烧损,焊缝剪切强度为21 MPa,剪切强度值较低,焊缝接头断口有明显的河流花样,呈现脆性准解理断裂形式。     

退火态SPD铜锌合金的组织与力学性能研究

为研究退火对大塑性变形材料的组织与性能影响,对不同扭转圈数的铜锌合金进行热处理,研究其组织和力学性能.结果表明:随扭转圈数增加,径向和轴向晶粒尺寸均减小,轴向平均晶粒尺寸小于径向;硬度均随载荷增加而降低,轴向宏观硬度较径向下降快,大于3转的应力-应变曲线差异不大;随纳米压痕载荷增加,显微硬度逐渐降低,表现出明显压痕尺度效应,在200 mN后,显微硬度稳定下降.     

2200 MPa级超高强度低合金钢的组织和力学性能

研究了两种不同硅含量超高强度低合金钢在不同热处理下的力学性能,分析了硅对2200MPa级超高强度钢力学性能的影响。结果表明,试验钢经淬火及低温回火后得到板条马氏体、ε碳化物和少量残余奥氏体组织。碳的质量分数为0.5%能使钢的强度达到2200MPa。添加1.75%质量分数的硅使钢的强度提高约100MPa,其抗回火稳定性高,在270℃回火下其抗拉强度仍在2200MPa以上。     

镁合金活性TIG焊与TIG焊的接头组织与性能分析

采用TIG焊和活性TIG焊(A-TIG)方法对10mm厚的AZ31镁合金进行焊接。使用光学显微镜、扫描电镜等分析两种焊接方法焊接的接头外观形貌、显微组织等。试验结果表明:两种方法都能获得成形美观的焊缝,但采用活性剂可以获得更好的熔透效果;这两种方法获得的接头晶粒尺寸为焊缝区最大、母材区最小,并且打底焊与封面焊的组织形貌不完全相同;当采用TIG焊时,析出相主要在晶界上,而采用A-TIG焊时,在晶界与晶粒上都存在析出相;两种方法得到的焊接接头硬度都是焊缝区硬度最高,热影响区最低;两种方法得到的焊接接头强度基本一致,断裂部位在焊缝处。