钨合金/不锈钢的低温扩散连接及界面组织性能

通过低温扩散连接方法实现钨合金(90W-7Ni-3Cu)与304不锈钢的高性能连接。采用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、电子探针(EPMA)分析连接界面的微观组织及元素扩散与分布行为,采用拉伸试验测试连接界面的力学性能。研究结果表明：在800～950℃、压力20 MPa、保温120 min的条件下,可以实现90W-7Ni-3Cu合金与不锈钢的有效连接;当连接温度为900℃时,连接界面抗拉强度达到最大值168 MPa;连接界面结合紧密,无裂纹等缺陷。钨合金与不锈钢界面原子形成了充分的互扩散,不锈钢中的W、Fe、Cr、Ni和Si元素借助空位以及点缺陷扩散到了钨合金一侧的钨中,形成了富含W、Fe、Cr、Ni和Si元素的扩散层。900℃连接样件的断裂发生在钨合金一侧,可以观察到钨合金基体的六角形晶界并且其表面覆盖有粗糙的黏着物,黏着物为原子扩散所形成的扩散层。不锈钢中的Cr、Fe元素以固溶的方式扩散到了钨合金的(Ni,Cu)相中,提高连接界面强度。     

AgCu28对Be/HR-1不锈钢热静压接头组织性能的影响

以AgCu28合金作为中间层材料,进行Be/HR—I不锈钢热静压扩散连接。利用光学金相、扫描电镜(SEM)、俄歇电子能谱(AES)和X射线衍射仪(XRD)及材料试验机分析了热静压扩散连接接头的显微组织、元素和物相分布以及力学性能,探讨了扩散区成分、组织结构与性能的关系,以及AgCu28合金作为中间层材料的作用。研究表明:采用AgCu28合金作为中间层材料,能够实现Be/HR—I不锈钢的扩散连接,能有效地减少铍、不锈钢间的元素互扩散,减少了Be与Fe和不锈钢中其他合金元素的脆性金属间化合物的大量生成,接头质量较好。     

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.     

用铝合金中间层连接Si_3N_4和低碳钢

利用Thermorestor-W焊接热模拟试验机,采用适当的焊接参数和工艺,能够用铝合金中间层固相扩散连接Si_3N_4和低碳钢。在连接温度下,铝合金Si_3N_4进入孔洞中形成机械连接,而铝合金与Si_3N_4连接的主要机理是铝与Si_3N_4发生固相反应生成AlN。当温度大于530℃时,铝合金/Si_3N_4界面Al,Si扩散层厚度基本上不随温度升高而变化。Si_3N_4/铝合金/低碳钢接头的剪切强度取决于铝合金/钢界面强度,且随扩散连接温度上升而增加。     

Ti6Al4V和Al2A12的扩散连接界面组织及力学性能

采用热等静压(HIP)工艺连接Al2A12和Ti6Al4V两种不同的航空航天用材料.利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪观察连接过渡区的微观组织和组成的演化,并测试其主要的力学性能.结果表明:采用热等静压制备这两种材料的界面连接好;Ti/Al反应层界面处形成了不同的金属间化合物,例如,Al3Ti、TiAl2和TiAl;连接接头处硬度为163HV,界面连接处剪切强度达到了23MPa,比只添加镀层而无中间层的连接强度提高了约17.9%,但低于带有中间层的连接强度.由于过烧和孔隙的形成使得断裂方式是脆性断裂.由此可知,在热等静压成形过程中异种材料的元素发生了相互扩散,在扩散连接处形成了不同的金属间化合物,这些金属间化合物影响连接处的力学性能.     

铝基复合材料的活性液相扩散焊新工艺

为优化中间层合金系的设计,对液相扩散焊过程中陶瓷颗粒/金属(P/M)界面的弱化、强化及断裂模式进行了研究,发现在采用纯Cu箔的Al_2O_3p/Al复合材料液相扩散焊件的剪切断口上,Al_2O_3颗粒未破裂,断口上所有Al_2O_3颗粒及部分金属表面光滑,无粘结物生成,表明P/M界面结合弱而呈"界面脱粘"断裂方式.为此,提出了一种旨在改善P/M弱界面润湿性的新工艺--活性液相扩散焊,要求所用中间层内必须同时含有降熔元素及可与陶瓷增强相反应的活性元素(Ti).当Ti含量较低时,Al_2O_3颗粒增强相表面上出现细微、凹凸不平且不连续的界面粘结物(反应物);当Ti含量较高时,P/M界面可形成强力结合,剪切测试中足以使一些陶瓷颗粒本身破裂.     

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.     

铝基复合材料的瞬间液相扩散连接试验

分别采用Cu箔和Cu膜作为中间层,在853 K保温情况下进行了S iC颗粒增强铝基复合材料的瞬间液相扩散连接试验.用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和拉伸试验机研究了表面状态、保温时间和压力对接头显微组织和性能的影响.结果表明:合适的压力和中间层厚度能有效改善接头的组织和力学性能,接头剪切强度随保温时间延长而提高.表面状态对接头强度有较大影响.采用Cu膜作中间层由于没有氧化膜的影响,可以获得更好的接头性能,在加2 M Pa压力,853 K保温120 m in连接时接头剪切强度可达169.1 M Pa,约为母材强度的81.7%.     

扩散连接技术在钛合金加工中的应用及研究进展

扩散连接技术是一种缺陷少、精密度高的固相连接技术.扩散连接技术在钛合金加工中的应用一定程度上解决了钛合金加工难的问题.在简要介绍扩散连接技术及钛合金加工现状的基础上,综述了扩散连接技术在钛合金加工中的应用及研究进展,包括钛合金与不锈钢的扩散连接、钛合金与陶瓷材料的扩散连接、TC4（Ti-6Al-4V）钛合金的扩散连接与超塑成型/扩散连接（SPF/DB）以及TA15钛合金的扩散连接.归纳总结了国内外学者的研究成果,对影响扩散连接质量的3个主要因素温度、压力和时间进行了对比分析,为最佳工艺参数的选择提供了参考,指出了目前需要解决的问题和发展方向.     

碳化硅颗粒增强铝基复合材料焊接研究现状

本文阐述了国内碳化硅颗粒增强铝基复合材料焊接研究现状,分别讨论了钎焊、扩散焊、瞬时液相连接、电子束焊和搅拌摩擦焊等方法在焊接碳化硅颗粒增强铝基复合材料时存在的问题及解决措施。     

有助复剂温轧不锈钢复铝板实验研究

实验研究了浸涂助复剂和中温轧制工艺对不锈钢和铝固相复合界面结合强度及复合板深加工性能的影响·结果表明,原料表面浸涂助复剂不仅可以有效清除不锈钢和铝表面的氧化层,同时反应生成的覆盖膜在加热时又可防止和减少材料表面的再氧化和二次污染,有利于提高界面的结合强度;采用中温轧制工艺不仅在小变形的条件下即可实现不锈钢和铝复合界面的良好结合,而且能明显降低复合过程中不锈钢的变形率分配,有利于改善复合板的深加工性能     

不锈钢和铝固相轧制复合的结合机理

通过实验研究了不锈钢和铝双金属的固相轧制复合，研究表明，增加变形程度和选择合适的轧制温度能提高复合板的界面初结合强度，通过电子显微镜观察分析复合界面形貌，提出了不同于钢和铝或其他金属轧制复合时形成最初结合的结合机制。     

一种不锈钢复层钢带热轧法的实验研究

完成了由连铸钢坯通过爆炸复合不锈钢，对包复坯采用单根轧制和迭合轧制2种方法生产不锈钢复层钢带的试验．在上述试验的基础上，提出了1种新的不锈钢复合带热轧方法，并进行了实验研究．结果表明，新的热轧法比传统热轧法装配工艺简单，在普通的热轧机上也可以实施热轧样品分析结果表明，复合带界面结合质量良好．提出的热轧法新工艺，可望试验推广在大规模轧机上生产不锈钢复合带卷。     

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。     

离心浇铸挤压复合钢管界面组织与性能

采用离心浇铸挤压工艺制备了20Cr/1Cr18Ni9Ti复合钢管. 通过扫描电镜研究了试制复合钢管界面区域的显微组织,利用拉伸实验和热疲劳实验测试了其力学性能. 结果表明,采用离心浇铸挤压工艺生产的复合钢管实现了界面完全冶金结合,界面结合强度大大提高,界面处存在的过渡区增强了复合管的加工、使用性能. 采用此新工艺生产的复合钢管具有较好的组织和性能,并且工序简短,生产成本低.     

铝与奥氏体不锈钢的火焰钎焊

为改善铝和不锈钢的焊接接头性能,在奥氏体不锈铜（1Crl8Ni9Ti）的表层热浸镀一层ZL102铝合金,然后采用搭接的形式,应用火焰钎焊工艺进行纯铝（1060）板与奥氏体不锈钢板的焊接。利用金相显微镜和扫描电镜分析焊接接头的微观组织,并用显微维氏硬度仪和万能实验机床测定其显微硬度和拉伸性能。结果表明,通过不锈钢表面热浸镀铝,可实现铝与奥氏体不锈钢的火焰钎焊。在不锈钢／纯铝钎焊焊缝中存在不锈钢／热浸镀铝层、热浸镀铝层／钎缝、钎缝／纯铝三个界面。钎焊接头强度取决于各界面的连接质量。热浸镀铝层／钎缝界面是整个接头中最薄弱的界面,剪切断裂均发生在该区域。钎焊接头各区域中,热浸镀铝区硬度最高,达到99．4MPa。     

铜/钢反向凝固及加工变形的结合机理

介绍了铜/钢反向凝固及加工变形复合的工艺过程,利用光学显微镜和扫描电镜等手段分析了铜和钢界面形态、组织结构·在Instron拉伸机上测定了铜/钢界面的结合强度·结果表明,经预处理的钢丝表面呈现细微的凸凹不平状态,特别有利于液态铜在钢丝表面异质形核、凝固、结晶,使铜和钢的晶粒在界面上相互镶嵌,达到良好结合·此外,CS线再经加工变形后,伴随着晶粒的拉长和界面的扩展,导致晶粒间相互插入,机械咬合能力加强,使铜/钢界面结合强度进一步提高·     

45钢/25Cr5MoA/Q235钢固-固复合轴界面特性

采用热挤压方法制成45钢/25Cr5 MoA/Q235钢三层结构的复合轴,研究了结合界面的组织、Cr元素扩散和结合性能.结果表明:采用热装方式制成的25Cr5 MoA/Q235钢固-固复合坯料,在界面形成一定厚度的氧化皮,即使经过挤压和热处理后,也无法彻底消除结合界面氧化皮对结合性能的影响;采用间隙配合的25Cr5 MoA/45钢固-固复合界面,由于在挤压前经过良好的表面处理,挤压后的界面几乎没有氧化物存在,形成了较为完整的过渡区,经过高温保温过程,在结合界面会形成Cr的碳化物,对Cr和C的扩散起到阻碍作用;经过挤压后,25Cr5 MoA/Q235钢、25Cr5 MoA/45钢结合界面的结合强度均比较低.与复合板相比,复合轴结构上所具有的特点,使其即使初期结合强度较低,也不易产生剥离;经过后续热处理,通过元素的扩散过程,可以提高复合轴的结合强度.