铝/钛/钢爆炸复合板性能研究

通过试验加工了船用铝/钛/钢(5083/1060/TAl/CCS-B)爆炸焊接复合板,并对其结合质量、力学性能及界面形态进行了研究.结果表明,将纯铝板1060和钛板TA1作为中间过渡层后,复合板的结合质量良好,且铝/钛界面的剪切强度达到85 MPa以上,其力学性能也均达到了相应标准;钛/钢界面呈规则的正弦波形,产生了较明显的塑性变形;铝/钛界面比较平直,波长较大,波幅较小.     

爆炸焊接装药方式对钛/钢复合板组织及性能的影响

分别采用等厚度装药及分段装药两种不同的装药方式制备了钛/钢复合板,研究了金属复合板在爆炸焊接过程中爆炸压力分布及覆层金属变形规律,并对所制备的Gr1/Gr70爆炸复合板结合界面的微观组织特征和力学性能进行了分析。结果表明,采用分段装药工艺所制备的大面积钛/钢复合板界面无分层、夹杂等缺陷,且各项力学性能均符合ASTM B898—2005标准,能够满足装备的使用要求。     

钛/钢复合板爆炸焊接试验及结合界面研究

为探讨造成钛/钢爆炸焊接复合板结合质量差、末端易出现不同程度开裂区域的原因,进行了钛/钢复合板的爆炸焊接试验,并对结合界面进行了光学金相分析(OM)、电镜扫描(SEM)及能谱线扫描(EDS)。结果表明,平行于结合界面的剪应力是结合界面的主要受力状态;复合板末端处平行于结合界面的剪应力过大、沿部分已焊接界面和Fe基体一侧撕裂,是造成复合板末端开裂的主要原因;优化装药工艺可减小结合界面脆性金属间化合物层的厚度、减缓末端的开裂程度,并显著提高焊接质量。     

爆炸焊接钛-不锈钢接头冶金结合的某些特点

运用金相和扫描电镜检验爆炸焊接TA2/1Cr18Ni9Ti过渡接头结合界面,出示了有关结果。具有与TA2等强的钛-不锈钢接头表现出有别于一般爆炸焊接界面的特别形态:波长、波幅小,波幅与波长比值大,钛内绝热剪切滑移根轻微;断口分析表明,断裂发生在极接近界面的钛层内。疲劳裂纹起源于试样外表面,顺波峰(波谷)传播,不横切波形,因此,裂纹是否产生与界面波在试样表面露头时的状况密切相关,裂纹传播快慢则取决于一定截面上波的数目和沿波分布的化合物、夹杂等缺陷的数量和形态。小波纹结合具有最好的强度。     

铝/钛复合管的爆炸焊接试验

设计了2A12(LY12)/TA1复合管爆炸焊接所用的模具;阐述了该复合管的爆炸焊接工艺,并根据力学性能及SEM和XRD的测试结果和分析指出该复合管界面为理想的微波状结合,界面结合区未产生金属间化合物,其力学性能完全能满足使用的要求,因此,所采用的爆炸焊接工艺是可行的;另外,依据界面线扫描曲线还发现,该复合管的界面结合区中性面偏于扩散势较低的TA1管侧。     

钛/铝复合板爆炸焊接技术研究进展

通过爆炸焊接技术制备的钛/铝复合板可兼具钛合金耐腐蚀性和铝合金低成本的优点。对钛/铝复合板爆炸焊接技术的研究进展进行介绍,论述了炸药种类、质量比R、基覆板间距及爆炸焊接窗口等主要工艺参数对钛/铝复合板组织和性能的影响;分析了影响钛/铝复合板结合界面的主要因素——金属间化合物种类、扩散层和界面波形;对钛/铝复合板硬度、抗剪切强度、抗拉强度及拉伸断口的研究进行了汇总分析。最后,指出了钛/铝复合板爆炸焊接工艺研究的重点发展方向。     

钛/铝爆炸焊接界面扩散行为分子动力学模拟

为揭示钛/铝爆炸焊接界面原子的扩散行为,采用分子动力学模拟从原子尺度分析了钛/铝爆炸焊接界面原子的微观扩散机理。利用Materials Studio建立了钛/铝爆炸焊接焊点处的分子动力学模型,结合爆炸焊接的物理过程,将爆炸焊接过程分为加载和卸载2个阶段,通过LAMMPS程序计算了爆炸焊接钛、铝原子的均方位移、径向分布函数、扩散层厚度等,利用OVITO软件再现了不同阶段界面原子的扩散行为。在爆炸焊接加载阶段,钛、铝原子不发生扩散,只在平衡位置做振动,铝原子振动要比钛原子振动强。爆炸焊接卸载开始时,钛、铝原子发生互扩散。钛/钛原子键能高,不易破坏,铝/铝原子键能低,容易破坏产生空位、间隙等缺陷,有利于钛原子深入扩散到铝晶格内部,但铝原子难以进入钛的晶格内部。采用扫描电镜和EDS能谱表征了钛/铝爆炸焊接复合材料界面元素分布,与模拟结果有很好的一致性。     

钛-钢-钛三层爆炸复合板的界面及性能研究

为了研究钛-钢-钛三层复合板的微观界面和力学性能,在对两次爆炸焊接的动能损耗进行计算的基础上,利用扫描电镜及能谱分析仪对两次爆炸焊接的界面进行了研究比较;对复合板进行了显微硬度测试、弯曲强度试验和剪切强度试验。结果表明:第二次爆炸焊接时的动能损耗更大,动能经过复板向基板传递,导致首次爆炸结合界面缺陷较明显,其熔化层和熔化块数量较多,体积较大;二次爆炸结合界面呈较好的波状结合。首次爆炸焊接界面处的显微硬度高于二次爆炸焊接界面,说明首次爆炸焊接界面的塑性变形更为严重;复合板在弯曲试验中未断裂和分离,抗弯性能良好;首次爆炸焊接界面处的结合强度低于二次爆炸焊接界面,但均满足复合板强度标准。     

钛/不锈钢爆炸焊接接头退火性能的研究

通过拉伸试验，组织分析，断口形貌分析以及焊缝显微硬度的,研究了钛／不锈钢爆炸焊接接头强度及退火工艺对焊接接头强度的影响。结果表明，钛／不锈钢爆炸焊接界面结合强度高于纯钛；退火温度低于400℃，焊接接头的强度不降低，缺口强度约为530MPa；退火温度为500℃时，焊接接头的强度显著降低，缺口强度小于420MPa。     

钛/铝/镁爆炸焊复合板波形界面及力学性能

文中提出以薄的铝合金板作为过渡层,采用爆炸焊接技术成功制备钛/铝/镁层状复合材料. 对钛/铝接合界面、铝/镁接合界面及钛/铝/镁爆炸复合板的整体力学性能进行了分析研究. OM和SEM试验结果表明,钛/铝接合界面和铝/镁接合界面均为波状接合界面,在铝/镁界面出现了局部熔化区;钛/铝接合界面为小尺寸波(λ=160 μm,h=26 μm),铝/镁接合界面为大尺寸波(λ=1 740 μm,h=406 μm);拉-剪试验表明,复合板沿着铝/镁接合界面断裂;弯曲性能测试表明,钛板一侧受拉时复合板弯曲强度和塑性均优于镁合金板一侧受拉,断裂始于铝/镁接合界面,最终从镁合金板一侧剪切断裂失效.     

Al0.1CoCrFeNi高熵合金/TA2钛复合板爆炸焊接试验及性能测试

高熵合金是一种新兴的多主元合金,具有作为结构材料的潜力,但对高熵合金焊接工艺的研究还很有限. 通过爆炸焊接实现了Al_0.1CoCrFeNi高熵合金与TA2工业纯钛的复合连接,并研究了Al_0.1CoCrFeNi/TA2复合板的微观结构和力学性能. 结果表明,Al_0.1CoCrFeNi/TA2复合板具有不连续熔化区的波状结合界面,熔化区中呈现多元素混合状态,并且具有较均匀的元素分布. 熔化区的硬度大于界面附近的硬度,并且硬度随着离界面距离的增加逐渐降低,但仍高于原始材料. 相对于焊接前的Al_0.1CoCrFeNi高熵合金的强度(398 MPa),爆炸焊接后的Al_0.1CoCrFeNi/TA2复合板强度明显提高(567 MPa),但断后伸长率降低. 说明爆炸焊接可以有效的将Al_0.1CoCrFeNi高熵合金与TA2工业纯钛相结合,而形成的复合板具有良好的力学性能.     

大规格钛-钢复合板的制备及性能

采用爆炸焊接技术制备尺寸为4260 mm×4260 mm×(6.5+32) mm的钛-钢复合板。采用超声波无损检测、相控阵波形显微镜、金相显微镜和扫描电子显微镜对复合材料板材的力学性能和界面形态进行分析。结果表明，当爆速、密度、炸药高度和间隔距离分别为2200~2270 m/s、0.80~0.82 g/cm³、45.0~46.0 mm和8.0~11.0 mm时，制备出的板材各项力学性能满足技术指标ASTM B898-2020。界面的波形为典型波纹状结合，界面清晰均匀，波形在漩涡区存在少量熔化，波幅和波长的比值为0.15~0.25，且在比值为0.2左右时，产品的剪切强度最高。本研究为大规格钛-钢复合板的制备提供工艺方法，并发现大规格钛-钢复合板的界面特点，为后续优化复合板爆炸焊接工艺提供理论指导。     

316L不锈钢与紫铜磁脉冲焊接组织性能分析

为了得到316L不锈钢与紫铜磁脉冲焊接接头界面处结合方式、显微组织与性能,分别对常温和深冷处理后的磁脉冲焊接接头进行微观组织观测和力学性能测定. 结果表明,316L不锈钢与紫铜经磁脉冲焊接后接头界面处产生了由应力波引起的亥尔姆霍兹失稳效应,界面处呈现波浪状,结合方式为冶金结合. 经深冷处理后的焊接接头组织和性能与未处理前基本一致,深冷处理并不能使界面处组织和结合方式发生改变. 磁脉冲焊接过程中,铜管变形以径向和周向变形为主,界面处为变形孪晶组织,不锈钢以径向变形为主,界面处为变形奥氏体组织.     

基于Al元素界面调控的镁/钛激光熔钎焊接特性

文中选用含Al量元素含量为9%(质量分数)的AZ91焊丝作为填充钎料,采用激光填丝熔钎焊的方法,利用焊丝中Al元素配合激光局部加热的特性改善非互溶不反应镁/钛之间的界面反应. 探索工艺参数对焊接质量的影响规律,分析焊接接头力学性能及组织特征. 结果表明,添加AZ91焊丝能够实现AZ31B镁合金/TC4钛合金的可靠连接,接头最大载荷达到1 520 N,发现焊丝中Al元素能够在激光快速加热冷却过程中偏聚到界面,并与钛侧发生冶金反应生成AlTi₃化合物,界面由较薄的反应层(2 μm以下)组成,达到既实现界面冶金结合,又将反应层厚度控制在不影响接头力学性能的范围之内.     

钛箔/钢爆炸焊接的界面结合性能

为减小钛/钢爆炸焊接钛层的使用量,以低爆速乳化炸药作为焊接炸药,食盐作为传压层,成功实现厚度200 μm TA1钛箔与Q235钢的爆炸焊接.通过金相显微镜、扫描电镜和能谱仪对界面微观形貌进行分析,利用万能试验机对复合板试件进行拉伸、弯曲试验检测其结合性能. 结果表明,钛箔/钢界面呈规则的波形,主要以熔化层结合,具有良好的结合质量.靠近界面金属产生强烈的塑性变形,钢侧晶粒呈流线状.波后的旋涡内包含熔化块,未观测到孔洞、裂隙等缺陷.根据Ti和Fe元素原子比例,熔化块成分主要为FeTi,Fe₂Ti等金属间化合物.三点弯曲和拉伸试件的界面均未出现分离,复合板材界面具有良好的塑性变形能力和结合性能.拉伸试件断口两侧的钛层与钢层存在大小不一的韧窝,主要呈塑性断裂.     

镁/钛异种合金焊接的研究现状与展望

对近年来镁/钛异种合金焊接的研究发展现状进行了综述,针对熔点差别大、非互溶不反应的镁/钛焊接,采用非传统的特种焊接方法辅以合金元素的界面改善是实现二者可靠连接的关键。界面冶金结合的调控是提高接头力学性能的核心之处。以激光焊、瞬时液相扩散焊等焊接方法分类阐述了镁/钛焊接研究的最新进展,并对镁/钛焊接的后续研究进行展望。     

炸药爆炸速度对铝/钛爆炸焊接复合管结合界面及性能的影响

通过在粉状乳化炸药中添加不同比例密度调节剂,配制了自然堆积状态下爆炸速度范围为1450~2550m/s的低爆炸速度炸药;采用该爆炸速度炸药进行了铝/钛复合管爆炸焊接试验,结合最小碰撞速度理论,对试验结果及其界面微观结构和结合强度测试进行了分析.结果表明,该复合管爆炸焊接的合适爆炸速度约为1950~2150m/s,其结合质量能够满足后续加工要求;爆炸速度对复合管的界面结合波形影响很大,且复合管前端波幅较小,沿着爆轰传播方向逐渐增大,至末端时又变小,波形且呈现不太规则的扁平波状结合现象,分析认为主要是因为在复合管的爆炸焊接环境和爆炸产物飞散条件与复合板不同所致.     

钛/不锈钢的爆炸焊接及其界面的影响

土尔其学者研究了使用不同炸药量爆炸焊接的钛/不锈钢板的接合界面的冶金性能。实验选用Ti-6Al-4V钛合金和SUS304不锈钢分     

保温时间对20G/316L异种金属TLP焊接接头组织及性能的影响

以非晶态Ni箔为中间层材料,采用高频感应加热系统,对20G/316L进行了瞬间液相扩散(TLP)连接试验,研究了保温时间对接头界面组织、元素扩散迁移情况以及力学性能的影响。结果表明,在焊接温度为1 120℃,保温时间为30～60 min时,20G碳钢与316L不锈钢之间能实现较好的连接;在焊接过程中,不锈钢侧基体中有碳化物析出,且随着保温时间的延长,类奥氏体组织逐渐形成;在较短的保温时间里,中间层Ni元素优先向不锈钢侧扩散,形成一定宽度的扩散层;随着保温时间的增加,碳钢侧界面出现弯曲,界面元素互扩散通量增大;当保温时间增加至50 min时,界面元素扩散充分,细小的奥氏体组织重新生成,接头抗剪强度达到峰值(351 MPa)。     

镁/钛异种合金焊接的研究现状与展望北大核心

对近年来镁/钛异种合金焊接的研究发展现状进行了综述,针对熔点差别大、非互溶不反应的镁/钛焊接,采用非传统的特种焊接方法辅以合金元素的界面改善是实现二者可靠连接的关键。界面冶金结合的调控是提高接头力学性能的核心之处。以激光焊、瞬时液相扩散焊等焊接方法分类阐述了镁/钛焊接研究的最新进展,并对镁/钛焊接的后续研究进行展望。