Be/Cu/HR-1不锈钢扩散连接界面特性

以Cu为中间层材料,采用Greeble1500热模拟试验机对Be/HR-1不锈钢进行扩散连接试验,利用PME Olympus Tokyo光学显微镜、扫描电镜(SEM)、显微硬度计(HV-1000)、X射线衍射仪研究分析了其界面特性.研究表明,Cu层过渡材料能有效阻碍Be和Fe之间的互扩散以及阻挡不锈钢中合金元素Ni、Cr等向铍基体的扩散,从而阻碍了它们之间金属间化合物在扩散区内的形成,但它也带来了新的金属间化合物如Be2Cu;金属间化合物优先沿晶界生成,呈三维网状分布;元素的扩散主要沿晶界进行,且扩散不是各个部位均等的向前推进,也没有单一的金属间化合物薄层形成;试样的断裂位置在Be/Cu界面处.     

表面自纳米化304L不锈钢/T2铜扩散连接

采用高能喷丸(HESP)对304L不锈钢棒端面进行表面自纳米化(SSNC)处理,在850℃下将不锈钢与铜棒进行600 s脉冲加压扩散连接(PPDB).利用金相显微镜和显微硬度仪对不锈钢棒喷丸端面进行表征,测试接头拉伸强度,对断口和接头剖面进行SEM和EDS分析,并计算Cu原子在不锈钢中的扩散系数.实验结果表明:经SSNC处理在不锈钢表层获得大约60 μm的剧烈塑性变形层.铜与经SSNC处理的不锈钢的接头平均抗拉强度达到228.2MPa,达到铜基体的83％,比铜与未经SSNC处理的不锈钢的接头的抗拉强度提高20％;铜原子在经SSNC处理的不锈钢中的扩散系数达到8.5×10-14 m2/s,比在未经SSNC处理的不锈钢中高5倍.     

扩散连接Al/Ni/0Cr18Ni9Ti复合材料的界面组织

选取纯Ni箔作过渡层,采用真空热压扩散工艺,在加热温度480℃、压力10 MPa、真空度1.0×10-2Pa的工艺条件下,制备了变形铝合金2024和不锈钢0Cr18Ni9Ti双金属复合材料.利用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪和显微硬度仪等测试分析方法,对双金属复合材料的2个连接界面及基体进行了组织、性能分析.结果表明:不锈钢/纯Ni界面形成了宽约8μm的互扩散区,但其过渡区无金属间化合物生成;Al/Ni界面生成了宽约4μm的扩散过渡区,过渡区的相组成为金属间化合物Al3Ni2、Al3Ni及Al3Ni5.     

钨合金力学性能及断口形貌的温度效应

研究了真空退火态93WNiFe合金在10-900℃的拉伸性能、断口形貌及显微组织,研究结果表明：随着温度的升高钨合金抗拉强度逐渐下降,延伸率先上升后下降,在400℃出现峰值,断口形貌由钨颗粒解理型断裂逐渐向钨颗粒与粘结相脱开型断裂转变,钨合金抗拉强度主要受断口断裂模式的影响,而延伸率却受钨颗粒和粘结相变形的共同影响。     

钨含量和颗粒形状对钨合金力学性能的影响

采用MTS810材料疲劳实验系统,开展了不同粒径91钨合金材料的准静态单轴拉伸实验研究,获得了材料的应力应变曲线和静态力学性能参数。在此基础上,建立了能够反映钨合金材料宏微观特征的计算模型,数值计算了不同颗粒形状、不同钨含量合金材料在准静态拉伸载荷作用下的力学性能。得到了其整体的应力应变曲线以及钨合金屈服强度与钨合金微观参量之间的关系。并分析了钨合金材料的内部应力和应变场。结果表明:计算结果和实验结果吻合较好,随着钨含量的增加,钨合金的屈服强度增加,但其延伸率均降低;随着长径比的增加,钨合金的屈服强度有所增加,且随着长径比的增加,屈服强度的增加变得缓慢。为进一步钨合金材料性能的研究提供了重要的指导作用。     

扩散连接Al／Ni／0Crl8Ni9Ti复合材料的界面组织

选取纯Ni箔作过渡层，采用真空热压扩散工艺，在加热温度480℃、压力10MPa、真空度1．0×10^-21Pa的工艺条件下，制备了变形铝合金2024和不锈钢0Crl8 Ni9Ti双金属复合材料．利用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪和显微硬度仪等测试分析方法，对双金属复合材料的2个连接界面及基体进行了组织、性能分析．结果表明：不锈钢／纯Ni界面形成了宽约8μm的互扩散区，但其过渡区无金属间化合物生成；Al／Ni界面生成了宽约4μm的扩散过渡区，过渡区的相组成为金属间化合物Al3Ni2、Al3Ni及Al3Ni5．     

Al与FeNiCoCrMn系高熵合金扩散焊界面研究

采用放电等离子烧结（SPS）对Al与FeNiCoCrMn高熵合金（HEA）及其六种子集（Ni、NiCo、FeNi、FeNiCo、NiCoCr、FeNiCoCr）进行固相扩散焊,探究了其扩散焊界面层微观组织、元素分布、相组成与显微硬度.结果表明,FeNiCoCrMn HEA对Al具有更好的扩散阻挡作用,其扩散焊界面层厚度最薄,仅为14.5 μm.Ni、NiCo、FeNi的扩散焊界面生成金属间化合物（IMCs）以Al3Ni-类型IMC为主,而FeNiCo、NiCoCr、FeNiCoCr、FeNiCoCrMn的扩散焊界面以Al13Fe4-类型IMC为主,且当Al13Fe4-类型IMC在界面IMC扩散层的占比越大,界面的软化效果越显著.FeNiCo合金与Al扩散焊界面软化效果最明显,界面硬度最低,仅为424 HV.     

钨合金力学性能的温度响应

研究90WNiFe(90钨合金)在25～900 ℃的力学性能及断口形貌,得到了温度对90钨合金微观组织和力学性能的影响规律.研究结果表明,随着温度的升高钨合金抗拉强度逐渐下降,断口形貌由钨颗粒解理断裂和粘结相的韧性撕裂为主逐渐向钨颗粒与粘结相界面分离为主转变,钨合金的抗拉强度主要受断口断裂模式的影响;延伸率随温度的升高出现先上升后下降的变化规律,在350 ℃出现峰值,延伸率的变化是合金断口断裂模式的变化和粘结相与钨颗粒塑性变形共同作用的结果.     

93钨合金的稀土改性机理

通过粉末冶金方法制备添加质量分数为0.15%稀土元素La,Ce的93W-4.9Ni-2.1Fe合金.测试钨合金在不同应变率下的力学性能,并从粉末冶金动力学的角度分析钨合金的稀土改性机理.结果表明,稀土元素的添加,明显提高了93W合金的动态力学性能;钨合金稀土的改性主要是通过化学反应,将游离态存在的杂质元素氧、硫等转变为较稳定的稀土化合物,减少了杂质元素在钨颗粒与黏结相界面的偏析,提高了二者之间的界面结合强度;稀土元素的加入使得烧结过程中W颗粒的长大速率下降,导致W颗粒尺寸减小,通过降低黏结相中W的溶解度而使液相的黏度减小,流动性变好,液相更易渗入W颗粒间,导致连接度下降.     

异种材料扩散连接界面强度分析

本文针对Ａ３＋ＬＹ１２、Ａ３＋Ｃｕ、Ａ３＋Ａ３几种材料组合进行了扩散连接接头的界面剪切强度试验分析;建立了异种材料扩散连接接头残余应力分析模型;讨论了残余应力分布对所选材料组合接头界面剪切强度的影响。结果表明,残余应力对界面剪切强度有显著影响,根据该模型得出的计算结果和实验测试结果吻合程度良好。     

超塑性成形/扩散连接空心结构设计和强度分析

为研究超塑性成形/扩散连接组合工艺制备的钛合金四层结构中芯层结构、芯层和蒙皮的扩散连接面积比率及芯层之间的扩散连接率对结构强度、刚度的影响规律,采用FEM分析了不同芯层结构、直筋数量及工艺参数条件下的多层结构零件强度、刚度变化规律,并重点研究了0.5H/L和延伸率等关键因素的最佳取值区间.结果表明:超塑性成形/扩散连接...     

形变钨合金中钨颗粒的高温行为

本文分析了９３Ｗ－４．５Ｎｉ—２．５Ｆｅ合金旋锻及退火处理后，钨颗粒的再结晶特点及显微组织中钨颗粒呈不规则形貌的原因。     

表面纳米化0Cr18Ni9Ti/TA17加镍中间层扩散连接

采用高能喷丸(HESP)对TA17钛合金与0Cr18Ni9Ti不锈钢棒材端面表面进行自纳米化(SSNC)处理;采用镍箔作为中间层,在不同温度(800～875℃)下对处理后的钛合金／不锈钢进行脉冲加压扩散连接(PPDB).对接头剖面组织进行金相观察;在拉伸试验机上测试接头拉伸强度,对断面进行SEM,EDS和XRD结构物相分析.研究结果表明:在850℃时接头拉伸强度达到最高,为322.8 MPa;连接后接头界面处纳米晶粒没有完全长大,存在细晶粒区;镍箔有效地阻止了Fe-Ti脆性金属间化合物的形成,在接头处形成β-Ti,(Fe,Ni)固溶体和Ti-Ni金属间化合物(Ti2Ni,TiNi,TiNi3);断裂发生在Ni层与Ti-Ni金属间化合物界面处.     

钨离子注入多晶不锈钢引发亚结构变化的研究

利用透射电子显微镜弱束成像技术研究了钨离子注入经１１５０℃固溶处理的奥氏体不锈钢（１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ）的横截面样品，发现离子辐照引发被注入材料亚结构变化的深度远大于离子体身的注入深度，钨离子注入多晶奥氏体不锈钢中位错密度沿位入深度有一个峰值。位错密度峰值处的亚结构，在多个晶体学倒易矢量显现。其他区域位错显像有方向性；在最密排面上易于显像，其他的矢量方向大多隐像。     

钛合金/镍/不锈钢网的扩散连接技术

研究了以Ni为中间过渡层时，钛合金与不锈钢网的扩散连接技术，分析了影响扩散连接的主要因素和接头微观组织，确定了最佳工艺参数，并获得了剪切强度达146MPa的无变形接头。     

WC-Co系硬质合金TIG焊接头界面扩散分析

采用Ni-Fe-C填充材料对WC-30Co硬质合金与45钢的钨极氩弧（TIG）焊进行了研究,观察分析了焊接接头的组织形貌,提出了块体界面扩散的板片模型和管道模型,并采用板片模型对WC-30Co硬质合金与钢TIG焊焊接的WC-30Co／焊缝界面的各元素的扩散行为进行了分析．界面显微观察结果表明,采用Ni-Fe-C合金作为填充金属获得了良好的焊接接头,焊缝与WC-30Co硬质合金之间发生界面扩散,在界面原子间机械力的作用下,发生了牢固的冶金结合．利用多项式进行曲线拟合,并用Matlab进行计算,可以解决焊接过程时间参数过小而无法应用板片模型的困难,是一种可行的数据处理方法．采用板片模型可以有效地描述界面元素的扩散行为,η相周围基体中元素较强的扩散能力是其形成的重要原因．     

细化钨合金力学性能研究与数值模拟

针对晶粒度分别为1～3μm,10～15μm,30～40μm的细化钨合金材料,采用单轴拉伸实验研究了3种材料在准静态条件下的力学性能,获得了3种材料在不同加载速率下的应力-应变曲线和静力学基本参数. 在实验的基础上,运用有限元计算软件ANSYS,建立了能够反映钨合金材料微观结构特征的计算模型,模拟了不同体积分数、不同颗粒形状、不同晶粒度钨合金材料在静态拉伸载荷作用下的力学性能,给出了钨合金材料的应力-应变曲线,分析了钨合金力学性能与钨合金各微观参量之间的关系.     

纳米多晶镍钨合金力学性能的分子动力学研究

为了研究钨原子分数与平均晶粒尺寸对镍钨合金纳米多晶力学性能的影响,本文运用分子动力学方法在10 K与300 K时对镍钨合金纳米多晶模型进行拉伸与剪切模拟,计算分析了不同钨原子分数(0%、5%、10%、15%、20%)的镍钨合金的抗拉强度、延伸率与抗剪切性能等力学性能,进一步研究了不同晶粒尺寸(2.4 nm、1.9 nm、1.5 nm)对镍钨合金多晶力学性能的影响。结果表明,当镍钨合金纳米多晶中钨原子分数为0%时,在10 K或者300 K时,平均晶粒尺寸小的镍钨合金纳米多晶抗拉强度大,但是抗剪切强度反而小;当镍钨合金纳米多晶中钨原子分数在0%～20%之间时,随着钨元素含量的增加,抗拉强度与抗剪强度也逐渐增大;当镍钨合金纳米多晶中钨原子分数在0%～15%之间时,温度为10 K或者300 K时,平均晶粒尺寸为1.5 nm的镍钨合金纳米多晶的延伸率大于平均晶粒尺寸为1.9 nm或者2.4 nm的镍钨合金纳米多晶的延伸率。     

热轧不锈钢复合板界面组织与拉伸断裂的研究

本文借助SEM、EDS和EPMA等分析了热轧不锈钢复合板界面组织及拉伸断口特征,结果表明:复合板结合界面存在元素扩散现象,不同元素扩散距离不同从而导致形成特殊带状组织;无Ni结合界面的拉伸断口呈沿晶断裂特征;含Ni结合界面因元素扩散受到抑制,拉伸断口呈韧性断裂特征,其界面抗剪强度相比无Ni结合界面虽有所下降,但仍远大于国标要求的210 MPa。拉伸断裂过程动态抓拍结果显示:复合板结合界面先发生曲折开裂,随后基层与复层发生不同步断裂。     

注入氮离子的钨合金相结构分析

氮离子注入技术在提高金属表面的硬度和耐磨损性能、延长工件使用寿命方面已取得了显著成果［１～４］．注入的氮离子与金属表面组元发生的化学反应，通常是由体系动力学所决定的［５］．具有一定能量的氮离子与金属表面原子的相互作用是一个相当复杂的物理化学过程．由于...