C/C复合材料与TC4合金钎焊接头组织与性能分析

采用金相显微镜、扫描电镜、硬度计等测量方法,观察分析了铝锂合金钎焊前后母材和钎焊接头的显微组织变化,通过分析测试钎焊接头的显微硬度和断口微区的化学成分,研究分析了钎焊接头强度的变化规律。结果表明,焊后母材中的强化相由质点转变为板条状;氮气保护条件下,钎焊接头未见气孔、夹杂、裂纹等缺陷,钎焊接头存在一定的扩散区,从而有效地提高了钎焊接头的强度;无氮气保护的条件下,钎焊接头有大量的缺陷存在,这些缺陷的存在严重影响了钎焊接头的强度。

采用50ti-20zr-20ni-10cu粉末钎料对ti3al-nb合金与tc4合金进行真空钎焊,通过sem、eds、电子探针及拉伸试验研究不同钎焊温度下钎焊接头的显微组织及性能特征。结果表明,钎焊温度升高钎焊接头强度并不提高;不同温度下钎焊接头中靠近tc4合金基体边界处均生成魏氏体组织,随温度升高魏氏体组织粗化程度加剧;整个钎焊接头中ti3al-nb合金基体与钎料的反应程度弱于tc4合金基体。

以不同厚度的铜箔、镍箔作为缓解接头残余应力的中间层材料,在钎焊温度820℃,保温时间20min的工艺参数条件下对ti(c,n)基金属陶瓷与45钢进行了钎焊试验。结果表明,无论是采用铜箔还是镍箔,当其厚度从100μm增加到300μm时,接头三点弯曲强度上升趋势平缓;由于铜箔在钎焊过程中大量溶解,削弱了钎料与ti(c,n)基金属陶瓷的化学相容性,降低了界面结合力,从而严重制约了接头强度的提高;使用镍箔的突出特点表现在具有较高的界面强度,与施加铜箔的钎焊接头相比强度显著提高,但其缓解接头残余应力的效果不如铜箔,在靠近钎缝的ti(c,n)基金属陶瓷一侧易引发残余应力集中现象。

用自研制双层陶瓷复合材料与钢进行了大气中钎焊连接。采用声学显微镜、光学显微镜、扫描电镜和能谱分析等测试手段对双层陶瓷复合材料的声显微结构及钎焊接头的微观组织及形态、特征点的化学成分等进行了研究。结果显示,双层陶瓷复合材料与钢钎焊连接后的多层复合结构接头的三个界面均达到较好的结合。这为陶瓷/金属接头提供了一种新的连接途径

采用50ti-20zr-20ni-10cu粉末钎料对ti3al-nb(ti-13al-24nb)(质量分数)合金与tc4合金(ti-6al-4v)进行真空钎焊,通过sem、eds电子探针及拉伸试验,研究不同钎缝间隙的钎焊接头的显微组织及性能特征。结果表明,钎缝间隙对钎焊接头的组织及性能有较大影响,当钎缝间隙增大时,钎焊接头的组织变得复杂,在接头中既形成了共晶组织又形成了化合物带,这种组织特征会显著降低接头的强度。

选用cu箔、zn及bal88simg片状钎料作为填充金属,采用真空加热方法进行高硅铝合金的钎焊连接,并对接头进行光学金相、显微硬度、扫描电子显微等测试、分析、研究。结果表明:3种钎料钎焊高硅铝合金,通过凝固、结晶等过程形成冶金结合,生成共晶体和固溶体组织,形成可靠的连接接头,外观良好。

用铝基活性钎料对cf/c复合材料进行真空钎焊,并对接头的微观组织、形成机理和接头强度进行了试验研究。结果表明,使用铝基活性钎料可以实现cf/c复合材料的连接,且在试验温度范围内,接头强度随钎料成分不同而发生变化。电子探针观察表明,钎料与cf/c复合材料钎焊接头润湿性良好,存在成分偏聚层,这种层状结构对缓和焊接残余应力十分有利。室温下接头最高剪切强度可达16mpa。

采用制备的一种新型中温铝基钎料箔(熔点513~529℃),在530~550℃对ld2铝合金进行真空钎焊试验。测试钎焊接头的室温抗拉性能,采用扫描电镜(sem)及能谱仪(des)对钎焊接头组织和断口形貌进行观察分析。试验结果表明,制备的钎料可用于ld2铝合金的真空钎焊,在优化工艺规范下可获得致密的接头,焊后经热处理,钎焊接头平均室温抗拉强度可达300mpa,断口是以典型韧窝为特征的塑性断口。

研制了钎焊锌铝合金的cd-sn-zn钎料、zncl2-nh4cl-kf钎剂,研究了锌铝合金炉中钎焊及火焰钎焊的工艺参数,并使用tem,sem和xr-ay对钎焊接头进行了分析。结果表明,经优化的炉中钎焊工艺参数为:加热温度320℃、保温时间15min、钎焊间隙0.14mm。钎焊接头界面区出现了大量的硬质点相,cd与mg2cu6al5之间存在(102)cd//(111)mg2cu6al5,(220)mg2cu6al5//(010)cd,(224)mg2cu6al5//(211)cd的相结构关系,提高了接头的结合强度;界面区包含了母材和钎料中的所有物相且有一定宽度,界面区的zn含量高且sn分布均匀,表明钎料与母材发生了剧烈的扩散。

用镍基钎料真空钎焊镍基合金时钎焊温度对钎料中si、b等元素的扩散有重要作用,因此采用3种钎焊温度对其进行真空钎焊,研究了1080、1110和1140℃钎焊温度下钎缝的微观组织、元素分布及显微硬度等。结果表明,随着钎焊温度的升高,钎料中元素向母材扩散越充分,钎焊温度为1140℃时,钎缝组织基本为固溶体。

钛合金活性焊剂氩弧焊接头组织分析——采用北京航空制造工程研究所研制的ftr一0l钛合金活性焊剂进行了a·tig焊及常规tig焊焊接tc4钛合金工艺对比试验。利用金相试验方法对两种焊接接头的结晶组织形貌进行了详细的对比和分析，并对焊接接头区域的化学组成进行了...

采用北京航空制造工程研究所研制的ft-01钛合金活性焊剂进行了a-tig焊及常规tig焊焊接tc4钛合金工艺对比试验。利用金相试验方法对两种焊接接头的结晶组织形貌进行了详细的对比和分析,并对焊接接头区域的化学组成进行了测试和分析。结果表明,钛合金活性焊剂对焊接接头的宏观组织形貌有明显影响,但对焊接接头的化学组成没有影响。

用光学显微镜、扫描电镜、x射线衍射等分析手段,对高强度za合金钎焊接头的显微组织形态及其特征、性能及界面区的相组成等进行了研究分析。结果表明,用研制的新型高强软钎料钎焊高强度za合金获得的钎焊接头在界面区局部有交互结晶产生;界面区组织构成较复杂,既有cd、sn、zn固溶体,又有少量的细小的mg2sn、mgzn等化合物;固溶体可以提高钎焊接头的强度和韧性,少量细小的化合物可强化基体组织,有利于强度的提高;但连续层状的金属间化合物可引起钎焊接头的脆化,使其性能降低。测试结果表明钎焊接头具有较高的力学性能,延伸率高于母材

采用双面潜弧焊焊接了45mm厚的tc4钛合金,得到了内部无缺陷的对接接头,采用光学显微镜分析了接头的显微组织。结果表明:焊缝为β柱状晶,柱状晶内为α′马氏体组成的网篮组织,先焊焊缝受后一道焊缝影响,α′马氏体呈条状,后焊焊缝高温停留时间较短,冷却后α′马氏体为针状;热影响区分为部分重结晶区、过渡区、细晶区与粗晶区,且皆为等轴晶,但尺寸及形态不同;部分重结晶区为等轴α、β组织;过渡区为等轴α、针状α′马氏体和残留β晶粒组织;细晶区则为针状α′马氏体和残留β晶粒;粗晶区组织为网篮状α′马氏体和残留β晶粒。

采用不同的工艺参数对铸造钴基高温合金k640进行了钎焊实验,通过扫描电镜、能谱分析仪和x射线衍射仪对钎焊接头进行了微观组织观察、典型物相成分测试及物相分析。结果表明:不同钎焊工艺参数下的钎缝均由钴基固溶体、碳化物m23c6、硼化物m3b2+钴基固溶体共晶,以及块状及颗粒状碳化物mc组成。当钎焊温度较低或保温时间较短时,钎缝中央生成大量的m3b2;随着钎焊温度的升高及保温时间的延长,钎缝中m3b2、mc减少,m23c6增多、长大。

以mgh956合金钎焊接头高温抗拉强度为考察对象进行了正交试验设计。结果表明,考察的3个因素对接头性能影响的主次顺序为:钎料成分﹥保温方式﹥焊缝间隙;对应较优工艺参数为:钎料为kco3,保温方式为:1240℃/10min加1000℃/30min;焊缝间隙为0.02mm。在所进行试验中,1000℃拉伸试验结果最好的焊缝强度接近了母材水平。

新设计了ti-zr-cu-ni-co系钛基钎料,相对于bпp16钎料,其zr含量有所提高,而cu,ni,co三种合金元素的总含量低于bпp16钎料中cu,ni的总量。在960℃/10min的真空加热条件下,进行了两种钎料对tc4合金的熔化实验和连接实验。通过sem和xeds分析了接头组织和微区成分。钎焊接头力学性能试验结果表明,使用新钎料对应接头冲击韧性值为31.55j/cm3,比bпp16钎料提高了56%,同时接头的剪切强度提高约20%。

采用含ag50％~68％、cu10％~30％、zn12％~20％、sn0％~10％的银基钎料,通过激光钎焊,改变钎焊有效热输入(激光输出功率和钎焊时间),研究了tini形状记忆合金与不锈钢异质钎焊接头的微观组织和性能。结果表明:agcuznsn钎料对tini形状记忆合金和不锈钢的润湿性较好,钎焊接头界面平整、致密,与tini形状记忆合金形成的界面反应层较窄,而与不锈钢形成的界面反应层较宽。钎焊有效热输入对tini形状记忆合金热影响区组织和性能影响较大。钎焊有效热输入量过高,将导致tini形状记忆合金侧热影响区组织晶粒粗大、硬度降低、塑性提高。严格控制钎焊工艺参数可以获得具有较高抗拉强度、形状记忆效应和超弹性的tini形状记忆合金与不锈钢钎焊接头。

在钎焊温度825~960℃,保温时间1~60min的条件下,采用自行设计制备的ag-cu-tih2活性粉末钎料实现了zro2陶瓷和4j33kovar合金的钎焊.利用扫描电镜、能谱分析及x射线衍射分析的方法对接头的界面组织进行了分析.结果表明,接头典型界面结构为kovar/ag(s.s)+cu(s.s)+tife2/tini3+tife2+ti-fe-ni/ag(s.s)+cu(s.s)+tife2/cu2ti4o/tio+zrxoy/zro2.对接头抗剪强度的分析结果表明,在钎焊温度875℃,保温时间10min的条件下,接头获得了最高抗剪强度134mpa,断裂发生在tic反应层.随着钎焊温度及保温时间的变化,钎焊接头均发生不同程度的弱化,接头抗剪强度下降.

以微合金化铸铁同质气焊丝为焊接材料,采用钨极氩弧焊对ht200铸铁件进行了焊接研究,分析了焊接区的组织和性能。结果表明,在室温焊接条件下,tig焊缝组织由点球状和不规则碎块状石墨、少量鱼骨状的莱氏体及珠光体基体组成,熔合区组织由细小的点球状石墨、莱氏体和细密的柱晶基体组成。焊补区硬度值普遍高于铸件本体,可高出铸件本体δhb100之多。基于焊接过程中保护气体ar对焊接区金属的激冷作用,tig焊只可用于铸件非加工表面的焊补,而不宜用于有加工性能要求表面的修复。

采用tig焊和活性tig焊(a-tig)方法对10mm厚的az31镁合金进行焊接。使用光学显微镜、扫描电镜等分析两种焊接方法焊接的接头外观形貌、显微组织等。试验结果表明:两种方法都能获得成形美观的焊缝,但采用活性剂可以获得更好的熔透效果;这两种方法获得的接头晶粒尺寸为焊缝区最大、母材区最小,并且打底焊与封面焊的组织形貌不完全相同;当采用tig焊时,析出相主要在晶界上,而采用a-tig焊时,在晶界与晶粒上都存在析出相;两种方法得到的焊接接头硬度都是焊缝区硬度最高,热影响区最低;两种方法得到的焊接接头强度基本一致,断裂部位在焊缝处。

利用自行改制的数控交流电阻焊机,采用cuni薄带钎料,配合改进型钎剂实现了tini形状记忆合金电阻钎焊连接。借助于光学显微镜、sem及edx对钎缝的组织进行了分析。结果表明,试验采用的电阻钎焊工艺对母材的热影响极小,接头中没有明显的热影响区;在钎缝中存在的ti3ni4化合物相是tini合金产生双程及全程形状记忆效应的主要因素