基釬料釬焊鎂合金接頭的顯微組織及力學(xué)性能

以mgh956合金釬焊接頭高溫抗拉強(qiáng)度為考察對(duì)象進(jìn)行了正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。結(jié)果表明,考察的3個(gè)因素對(duì)接頭性能影響的主次順序?yàn)?釬料成分﹥保溫方式﹥焊縫間隙;對(duì)應(yīng)較優(yōu)工藝參數(shù)為:釬料為kco3,保溫方式為:1240℃/10min加1000℃/30min;焊縫間隙為0.02mm。在所進(jìn)行試驗(yàn)中,1000℃拉伸試驗(yàn)結(jié)果最好的焊縫強(qiáng)度接近了母材水平。

采用熱補(bǔ)償電阻點(diǎn)焊方法進(jìn)行焊接鎂合金板試驗(yàn),并分析了焊接電流、焊接時(shí)間及電極壓力等焊接參數(shù)對(duì)生成熔核的尺度與接頭抗剪強(qiáng)度的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明,采用熱補(bǔ)償電阻點(diǎn)焊方法焊接鎂合金,能在較低的焊接電流條件下獲得具有較大熔核及較高抗剪強(qiáng)度的點(diǎn)焊接頭。因而,采用熱補(bǔ)償電阻點(diǎn)焊方法焊接鎂合金是有效的。

采用鎂合金箔材和板材制備鎂合金蜂窩板,研究了其壓縮和彎曲力學(xué)性能,分析了鎂合金蜂窩板的損壞過(guò)程和機(jī)制。壓縮過(guò)程經(jīng)歷了蜂窩芯與面板之間樹(shù)脂膠的局部失穩(wěn)階段、蜂窩芯彈塑性屈曲變形階段、塑性屈曲失穩(wěn)階段、破壞擴(kuò)展階段四個(gè)階段。彎曲變形過(guò)程經(jīng)歷了蜂窩芯局部屈曲、面板壓入彎曲、蜂窩芯與面板較大面積脫膠這三個(gè)階段。其變形模式與破壞形式和鋁合金蜂窩板相似。

采用dn-100型固定式點(diǎn)焊機(jī)、金相顯微鏡研究了焊接電流對(duì)鋁合金接頭宏觀斷口和顯微斷口形貌、組織的影響規(guī)律。結(jié)果表明:隨著焊接電流的增大,斷口直徑依次增大。拉應(yīng)力增加,熔核區(qū)的硬度均低于母材。

利用快速凝固技術(shù)和傳統(tǒng)鑄造技術(shù)分別制備出成分相同的cu-ni-sn-p非晶薄帶釬料和普通釬料,將2種釬料在4種釬焊溫度(660,670,680,690℃)和3種保溫時(shí)間(5,10,15min)下與純銅進(jìn)行真空釬焊試驗(yàn),借助dta,xrd,eds和金相顯微鏡探討了釬焊接頭的界面微觀組織結(jié)構(gòu)及斷口形貌,并通過(guò)拉伸試驗(yàn)評(píng)價(jià)了接頭強(qiáng)度。研究結(jié)果表明:在680℃,15min條件下,接頭抗拉強(qiáng)度最高,非晶釬料的接頭抗拉強(qiáng)度明顯優(yōu)于普通釬料,界面反應(yīng)層由擴(kuò)散區(qū)、殘余釬料區(qū)組成。隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng)和釬焊溫度的升高,擴(kuò)散深度增加,冶金作用增強(qiáng),在基體深度方向明顯表現(xiàn)為沿晶界優(yōu)先滲透。

以不同厚度的銅箔、鎳箔作為緩解接頭殘余應(yīng)力的中間層材料,在釬焊溫度820℃,保溫時(shí)間20min的工藝參數(shù)條件下對(duì)ti(c,n)基金屬陶瓷與45鋼進(jìn)行了釬焊試驗(yàn)。結(jié)果表明,無(wú)論是采用銅箔還是鎳箔,當(dāng)其厚度從100μm增加到300μm時(shí),接頭三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度上升趨勢(shì)平緩;由于銅箔在釬焊過(guò)程中大量溶解,削弱了釬料與ti(c,n)基金屬陶瓷的化學(xué)相容性,降低了界面結(jié)合力,從而嚴(yán)重制約了接頭強(qiáng)度的提高;使用鎳箔的突出特點(diǎn)表現(xiàn)在具有較高的界面強(qiáng)度,與施加銅箔的釬焊接頭相比強(qiáng)度顯著提高,但其緩解接頭殘余應(yīng)力的效果不如銅箔,在靠近釬縫的ti(c,n)基金屬陶瓷一側(cè)易引發(fā)殘余應(yīng)力集中現(xiàn)象。

采用bпp27釬料實(shí)現(xiàn)了k465鎳基高溫合金的真空電子束釬焊。分析了不同工藝參數(shù)對(duì)接頭抗剪強(qiáng)度的影響,借助掃描電鏡(sem)、能譜分析(eds)和相圖分析等方法研究了界面結(jié)構(gòu),確定了界面反應(yīng)產(chǎn)物及其形態(tài)分布。結(jié)果表明,在界面反應(yīng)層中生成五種產(chǎn)物:大量的鎳基γ固溶體和(γ′+γ)共晶相,大量的富含鎢的ni3b和crb相,以及少量的nbc相;化合物相以細(xì)小的塊狀彌散分布在鎳基固溶體中。隨著束流和加熱時(shí)間的增加,接頭抗剪強(qiáng)度呈現(xiàn)先升高再降低的趨勢(shì)。當(dāng)束流為2.6ma,加熱時(shí)間為560s,聚焦電流為1800ma時(shí),獲得最大抗剪強(qiáng)度為436mpa的釬焊接頭。

配合alf3-csf-kf系釬劑,用研制的al-si-cu基低熔點(diǎn)釬料560℃溫度下?tīng)t中釬焊了6063鋁合金厚板.利用掃描電鏡、透射電鏡及能譜分析等手段對(duì)釬焊接頭的微觀組織進(jìn)行了觀察和分析.借助力學(xué)實(shí)驗(yàn)儀對(duì)厚板釬焊接頭的剪切強(qiáng)度進(jìn)行了測(cè)定.結(jié)果表明,釬焊接頭顯微組織由α(al)-cual2共晶及si相組成.由于釬料中加入的ni、re等元素,cual2相為均勻分布的枝狀晶,si相經(jīng)變質(zhì)處理成球狀,細(xì)小分散,鑲嵌在cual2枝晶中.通過(guò)透射電鏡觀察發(fā)現(xiàn),釬縫組織中有一定量的彌散相,存在亞穩(wěn)定針狀θ″.剪切強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果表明,使用al-si-cu基釬料6063鋁合金接頭的抗剪切強(qiáng)度平均達(dá)到62.5mpa,比使用hl401釬料釬焊接頭的抗剪切強(qiáng)度平均高14.5%.

研究了添加2%ga對(duì)鑄態(tài)下mg-x%al-2%ga鎂合金的顯微組織和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,鎂鋁合金中加入ga,可明顯改善鑄態(tài)組織,使β相由沿晶界呈斷續(xù)網(wǎng)狀分布變?yōu)閴K狀分布,β相上的孔洞消失并得到明顯細(xì)化,且在β相的周圍出現(xiàn)較多共晶組織;能譜分析表明,ga主要存在于β相及β相與基體α相交界處,也有少量固溶于α固溶體中;ga的加入,可明顯提高鑄態(tài)下鎂鋁合金力學(xué)性能,mg-8%al-2%ga鎂合金抗拉強(qiáng)度可達(dá)248.4mpa、塑性可達(dá)10.4%。

用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、x射線衍射等分析手段,對(duì)高強(qiáng)度za合金釬焊接頭的顯微組織形態(tài)及其特征、性能及界面區(qū)的相組成等進(jìn)行了研究分析。結(jié)果表明,用研制的新型高強(qiáng)軟釬料釬焊高強(qiáng)度za合金獲得的釬焊接頭在界面區(qū)局部有交互結(jié)晶產(chǎn)生;界面區(qū)組織構(gòu)成較復(fù)雜,既有cd、sn、zn固溶體,又有少量的細(xì)小的mg2sn、mgzn等化合物;固溶體可以提高釬焊接頭的強(qiáng)度和韌性,少量細(xì)小的化合物可強(qiáng)化基體組織,有利于強(qiáng)度的提高;但連續(xù)層狀的金屬間化合物可引起釬焊接頭的脆化,使其性能降低。測(cè)試結(jié)果表明釬焊接頭具有較高的力學(xué)性能,延伸率高于母材

采用tig焊和活性tig焊(a-tig)方法對(duì)10mm厚的az31鎂合金進(jìn)行焊接。使用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡等分析兩種焊接方法焊接的接頭外觀形貌、顯微組織等。試驗(yàn)結(jié)果表明:兩種方法都能獲得成形美觀的焊縫,但采用活性劑可以獲得更好的熔透效果;這兩種方法獲得的接頭晶粒尺寸為焊縫區(qū)最大、母材區(qū)最小,并且打底焊與封面焊的組織形貌不完全相同;當(dāng)采用tig焊時(shí),析出相主要在晶界上,而采用a-tig焊時(shí),在晶界與晶粒上都存在析出相;兩種方法得到的焊接接頭硬度都是焊縫區(qū)硬度最高,熱影響區(qū)最低;兩種方法得到的焊接接頭強(qiáng)度基本一致,斷裂部位在焊縫處。

新設(shè)計(jì)了ti-zr-cu-ni-co系鈦基釬料,相對(duì)于bпp16釬料,其zr含量有所提高,而cu,ni,co三種合金元素的總含量低于bпp16釬料中cu,ni的總量。在960℃/10min的真空加熱條件下,進(jìn)行了兩種釬料對(duì)tc4合金的熔化實(shí)驗(yàn)和連接實(shí)驗(yàn)。通過(guò)sem和xeds分析了接頭組織和微區(qū)成分。釬焊接頭力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果表明,使用新釬料對(duì)應(yīng)接頭沖擊韌性值為31.55j/cm3,比bпp16釬料提高了56%,同時(shí)接頭的剪切強(qiáng)度提高約20%。

為實(shí)現(xiàn)al2o3陶瓷與可伐合金的可靠連接,分析影響接頭力學(xué)性能的因素,測(cè)試了al2o3陶瓷/agcuti/可伐合金釬焊接頭的抗剪強(qiáng)度,通過(guò)光學(xué)顯微鏡、sem及eds對(duì)斷口形貌、成分進(jìn)行分析,確定了斷裂路徑.研究表明,釬焊溫度為900℃,保溫時(shí)間為5min時(shí),接頭抗剪強(qiáng)度最高,達(dá)144mpa.此時(shí),斷裂大部分發(fā)生在al2o3陶瓷/釬料界面處,小部分發(fā)生在界面中的tife2、tini3金屬間化合物層.釬焊溫度升高,保溫時(shí)間延長(zhǎng)時(shí),界面上出現(xiàn)大量的tife2、tini3金屬間化合物,界面性能弱化,斷裂發(fā)生在tife2、tini3金屬間化合物層,造成al2o3陶瓷/agcuti/可伐合金接頭連接強(qiáng)度降低.

采用不同al元素含量的中溫zn-al釬料釬焊3003鋁合金,研究了釬焊接頭的力學(xué)性能及顯微組織.結(jié)果表明,使用改進(jìn)的csf-alf3釬劑,zn-al釬料在3003鋁合金上具有良好的鋪展性能.隨著al元素含量的增加,釬料在3003鋁合金上的鋪展性能明顯改善,當(dāng)al元素含量為15%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí)鋪展面積達(dá)到最大,且釬焊接頭的抗拉強(qiáng)度最高,繼續(xù)增加al元素含量,鋪展性能下降,同時(shí)釬焊接頭的抗拉強(qiáng)度降低.釬縫組織分析表明3,003鋁合金的zn-al釬料釬焊接頭界面由三部分組成:母材、擴(kuò)散區(qū)、界面區(qū),擴(kuò)散區(qū)寬度隨al元素含量升高而增大.釬縫主要由鋁基固溶體與鋅基固溶體構(gòu)成.釬焊接頭強(qiáng)度主要受釬縫內(nèi)部塊狀組織的形態(tài)及分布影響,與擴(kuò)散區(qū)寬度無(wú)關(guān).

非晶鎳基釬料釬焊接頭性能及微觀組織的研究

非晶鎳基釬料釬焊接頭性能及微觀組織的研究

用非晶鎳基釬料和普通晶態(tài)釬料在不同的溫度下真空釬焊不銹鋼,分析了接頭的力學(xué)性能、元素分布和顯微組織。研究表明,釬焊接頭的焊接質(zhì)量在1000℃以下隨溫度升高而增強(qiáng),采用非晶釬料的接頭強(qiáng)度明顯好于普通晶態(tài)釬料。

為了研究az31鎂合金的焊接性,對(duì)az31鎂合金板進(jìn)行交流鎢極氬弧(tig)焊.試驗(yàn)采用x-射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、光學(xué)金相顯微鏡對(duì)試樣的焊縫顯微組織進(jìn)行分析,并對(duì)不同焊接電流下的試樣進(jìn)行抗拉強(qiáng)度和硬度測(cè)試.研究發(fā)現(xiàn):隨焊接電流的增加,焊縫成形變差,晶粒逐漸粗化,同時(shí)易產(chǎn)生氣孔和裂紋等缺陷,使接頭性能降低;焊縫區(qū)由基體α-mg和附集于晶界的β-al12mg17兩相組成.結(jié)果表明:焊接電流對(duì)az31鎂合金接頭的熔池形狀及焊接質(zhì)量有顯著的影響.

研究了釬焊溫度對(duì)釬焊接頭微觀組織的影響,并利用圖像軟件imageproplus確定了不同初始凝固溫度下α(al)相在釬焊接頭中的體積分?jǐn)?shù)。結(jié)果表明:隨著初始凝固溫度增加,α(al)相所占的比例增大。通過(guò)成分分析(epma)和硬度測(cè)試,分析了硅擴(kuò)散層的特征。壓痕法測(cè)試結(jié)果表明:不同初始凝固溫度下獲得的同種組織,其力學(xué)和物理等綜合性能不同,從而造成整個(gè)釬焊接頭力學(xué)性能的差異。

對(duì)活性化焊接(a-tig)方法在鎂合金焊接中的應(yīng)用進(jìn)行了初步的探討。選取tio2作為活性劑,研究了單一活性劑tio2對(duì)鎂合金焊接后微觀組織的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明,涂敷單一活性劑tio2可以使焊縫熔深比常規(guī)的tig焊增加2倍。與未涂敷活性劑的焊縫相比,涂敷tio2活性劑可以增大焊接的熔深,減小熔寬。

采用金相顯微鏡、掃描電鏡、硬度計(jì)等測(cè)量方法,觀察分析了鋁鋰合金釬焊前后母材和釬焊接頭的顯微組織變化,通過(guò)分析測(cè)試釬焊接頭的顯微硬度和斷口微區(qū)的化學(xué)成分,研究分析了釬焊接頭強(qiáng)度的變化規(guī)律。結(jié)果表明,焊后母材中的強(qiáng)化相由質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榘鍡l狀;氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下,釬焊接頭未見(jiàn)氣孔、夾雜、裂紋等缺陷,釬焊接頭存在一定的擴(kuò)散區(qū),從而有效地提高了釬焊接頭的強(qiáng)度;無(wú)氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下,釬焊接頭有大量的缺陷存在,這些缺陷的存在嚴(yán)重影響了釬焊接頭的強(qiáng)度。

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