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度為考察對象進行了正交試驗設(shè)計。結(jié)果表明,考察的3個因素對接頭性能影響的主次順序為:釬料成分﹥保溫方式﹥焊縫間隙;對應(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。在所進行試驗中,1000℃拉伸試驗結(jié)果最好的焊縫強度接近了母材水平。

采用熱補償電阻點焊方法進行焊接鎂合金板試驗,并分析了焊接電流、焊接時間及電極壓力等焊接參數(shù)對生成熔核的尺度與接頭抗剪強度的影響。試驗結(jié)果表明,采用熱補償電阻點焊方法焊接鎂合金,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度的點焊接頭。因而,采用熱補償電阻點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程和機制。壓縮過程經(jīng)歷了蜂窩芯與面板之間樹脂膠的局部失穩(wěn)階段、蜂窩芯彈塑性屈曲變形階段、塑性屈曲失穩(wěn)階段、破壞擴展階段四個階段。彎曲變形過程經(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型固定式點焊機、金相顯微鏡研究了焊接電流對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種保溫時間(5,10,15min)下與純銅進行真空釬焊試驗,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,并通過拉伸試驗評價了接頭強度。研究結(jié)果表明:在680℃,15min條件下,接頭抗拉強度最高,非晶釬料的接頭抗拉強度明顯優(yōu)于普通釬料,界面反應(yīng)層由擴散區(qū)、殘余釬料區(qū)組成。隨著保溫時間的延長和釬焊溫度的升高,擴散深度增加,冶金作用增強,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℃,保溫時間20min的工藝參數(shù)條件下對ti(c,n)基金屬陶瓷與45鋼進行了釬焊試驗。結(jié)果表明,無論是采用銅箔還是鎳箔,當其厚度從100μm增加到300μm時,接頭三點彎曲強度上升趨勢平緩;由于銅箔在釬焊過程中大量溶解,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,從而嚴重制約了接頭強度的提高;使用鎳箔的突出特點表現(xiàn)在具有較高的界面強度,與施加銅箔的釬焊接頭相比強度顯著提高,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)對接頭抗剪強度的影響,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;化合物相以細小的塊狀彌散分布在鎳基固溶體中。隨著束流和加熱時間的增加,接頭抗剪強度呈現(xiàn)先升高再降低的趨勢。當束流為2.6ma,加熱時間為560s,聚焦電流為1800ma時,獲得最大抗剪強度為436mpa的釬焊接頭。

配合alf3-csf-kf系釬劑,用研制的al-si-cu基低熔點釬料560℃溫度下爐中釬焊了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釬焊接頭的微觀組織進行了觀察和分析.借助力學(xué)實驗儀對厚板釬焊接頭的剪切強度進行了測定.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,細小分散,鑲嵌在cual2枝晶中.通過透射電鏡觀察發(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″.剪切強度試驗結(jié)果表明,使用al-si-cu基釬料6063鋁合金接頭的抗剪切強度平均達到62.5mpa,比使用hl401釬料釬焊接頭的抗剪切強度平均高14.5%.

研究了添加2%ga對鑄態(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鎂合金抗拉強度可達248.4mpa、塑性可達10.4%。

用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、x射線衍射等分析手段,對高強度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)的相組成等進行了研究分析。結(jié)果表明,用研制的新型高強軟釬料釬焊高強度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,又有少量的細小的mg2sn、mgzn等化合物;固溶體可以提高釬焊接頭的強度和韌性,少量細小的化合物可強化基體組織,有利于強度的提高;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10mm厚的az31鎂合金進行焊接。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;當采用tig焊時,析出相主要在晶界上,而采用a-tig焊時,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度基本一致,斷裂部位在焊縫處。

新設(shè)計了ti-zr-cu-ni-co系鈦基釬料,相對于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,進行了兩種釬料對tc4合金的熔化實驗和連接實驗。通過sem和xeds分析了接頭組織和微區(qū)成分。釬焊接頭力學(xué)性能試驗結(jié)果表明,使用新釬料對應(yīng)接頭沖擊韌性值為31.55j/cm3,比bпp16釬料提高了56%,同時接頭的剪切強度提高約20%。

為實現(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,測試了al2o3陶瓷/agcuti/可伐合金釬焊接頭的抗剪強度,通過光學(xué)顯微鏡、sem及eds對斷口形貌、成分進行分析,確定了斷裂路徑.研究表明,釬焊溫度為900℃,保溫時間為5min時,接頭抗剪強度最高,達144mpa.此時,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,保溫時間延長時,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al元素含量為15%(質(zhì)量分數(shù))時鋪展面積達到最大,且釬焊接頭的抗拉強度最高,繼續(xù)增加al元素含量,鋪展性能下降,同時釬焊接頭的抗拉強度降低.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、擴散區(qū)、界面區(qū),擴散區(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.釬焊接頭強度主要受釬縫內(nèi)部塊狀組織的形態(tài)及分布影響,與擴散區(qū)寬度無關(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,采用非晶釬料的接頭強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az31鎂合金板進行交流鎢極氬弧(tig)焊.試驗采用x-射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、光學(xué)金相顯微鏡對試樣的焊縫顯微組織進行分析,并對不同焊接電流下的試樣進行抗拉強度和硬度測試.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數(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。通過成分分析(epma)和硬度測試,分析了硅擴散層的特征。壓痕法測試結(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,從而造成整個釬焊接頭力學(xué)性能的差異。

對活性化焊接(a-tig)方法在鎂合金焊接中的應(yīng)用進行了初步的探討。選取tio2作為活性劑,研究了單一活性劑tio2對鎂合金焊接后微觀組織的影響。試驗結(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、硬度計等測量方法,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,通過分析測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度的變化規(guī)律。結(jié)果表明,焊后母材中的強化相由質(zhì)點轉(zhuǎn)變?yōu)榘鍡l狀;氮氣保護條件下,釬焊接頭未見氣孔、夾雜、裂紋等缺陷,釬焊接頭存在一定的擴散區(qū),從而有效地提高了釬焊接頭的強度;無氮氣保護的條件下,釬焊接頭有大量的缺陷存在,這些缺陷的存在嚴重影響了釬焊接頭的強度。

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