合金氣焊接頭顯微組織的分析研究

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。

選用yg30硬質(zhì)合金與45鋼進行電子束對接焊復(fù)合試驗,用掃描電鏡、波長分散x射線譜儀對焊接接頭顯微組織進行了分析。結(jié)果表明:當(dāng)電子束電流小、焊接速度慢時,焊接接頭易形成有害的η相,η相分布于yg30/焊縫界面區(qū)域,并聚集長大,η相層厚度約10μm;焊接過程中硬質(zhì)合金脫碳和鐵向硬質(zhì)合金遷移是η相形成的主要原因。

鈦合金活性焊劑氬弧焊接頭組織分析——采用北京航空制造工程研究所研制的ftr一0l鈦合金活性焊劑進行了a·tig焊及常規(guī)tig焊焊接tc4鈦合金工藝對比試驗。利用金相試驗方法對兩種焊接接頭的結(jié)晶組織形貌進行了詳細的對比和分析，并對焊接接頭區(qū)域的化學(xué)組成進行了...

采用北京航空制造工程研究所研制的ft-01鈦合金活性焊劑進行了a-tig焊及常規(guī)tig焊焊接tc4鈦合金工藝對比試驗。利用金相試驗方法對兩種焊接接頭的結(jié)晶組織形貌進行了詳細的對比和分析,并對焊接接頭區(qū)域的化學(xué)組成進行了測試和分析。結(jié)果表明,鈦合金活性焊劑對焊接接頭的宏觀組織形貌有明顯影響,但對焊接接頭的化學(xué)組成沒有影響。

采用一種含有鋁、鈦活性元素的鎳基高溫釬料,對k465鎳基鑄造高溫合金在1220℃進行了高溫真空釬焊實驗,通過光鏡、掃描電鏡和能譜分析研究分析了不同釬焊間隙和焊后熱處理狀態(tài)下的釬焊接頭組織。研究表明0.1~0.2mm釬焊間隙的釬縫組織由(γ+γ′)共晶、呈塊狀、骨架狀或羽毛狀和不規(guī)則形狀的化合物相和γ固溶體組成;0.35mm間隙中填充鎳網(wǎng)的釬縫組織,主要由大量γ枝晶、少量(γ+γ′)共晶和少量的化合物相組成。釬焊接頭間隙在0.1~0.2mm時釬焊后固溶熱處理不能明顯消除有害化合物相;而接頭添加鎳網(wǎng)可明顯改善接頭組織,減少有害化合物相,提高固溶熱處理的效果。

采用雙面潛弧焊焊接了45mm厚的tc4鈦合金,得到了內(nèi)部無缺陷的對接接頭,采用光學(xué)顯微鏡分析了接頭的顯微組織。結(jié)果表明:焊縫為β柱狀晶,柱狀晶內(nèi)為α′馬氏體組成的網(wǎng)籃組織,先焊焊縫受后一道焊縫影響,α′馬氏體呈條狀,后焊焊縫高溫停留時間較短,冷卻后α′馬氏體為針狀;熱影響區(qū)分為部分重結(jié)晶區(qū)、過渡區(qū)、細晶區(qū)與粗晶區(qū),且皆為等軸晶,但尺寸及形態(tài)不同;部分重結(jié)晶區(qū)為等軸α、β組織;過渡區(qū)為等軸α、針狀α′馬氏體和殘留β晶粒組織;細晶區(qū)則為針狀α′馬氏體和殘留β晶粒;粗晶區(qū)組織為網(wǎng)籃狀α′馬氏體和殘留β晶粒。

利用自行改制的數(shù)控交流電阻焊機,采用cuni薄帶釬料,配合改進型釬劑實現(xiàn)了tini形狀記憶合金電阻釬焊連接。借助于光學(xué)顯微鏡、sem及edx對釬縫的組織進行了分析。結(jié)果表明,試驗采用的電阻釬焊工藝對母材的熱影響極小,接頭中沒有明顯的熱影響區(qū);在釬縫中存在的ti3ni4化合物相是tini合金產(chǎn)生雙程及全程形狀記憶效應(yīng)的主要因素

研制了釬焊鋅鋁合金的cd-sn-zn釬料、zncl2-nh4cl-kf釬劑,研究了鋅鋁合金爐中釬焊及火焰釬焊的工藝參數(shù),并使用tem,sem和xr-ay對釬焊接頭進行了分析。結(jié)果表明,經(jīng)優(yōu)化的爐中釬焊工藝參數(shù)為:加熱溫度320℃、保溫時間15min、釬焊間隙0.14mm。釬焊接頭界面區(qū)出現(xiàn)了大量的硬質(zhì)點相,cd與mg2cu6al5之間存在(102)cd//(111)mg2cu6al5,(220)mg2cu6al5//(010)cd,(224)mg2cu6al5//(211)cd的相結(jié)構(gòu)關(guān)系,提高了接頭的結(jié)合強度;界面區(qū)包含了母材和釬料中的所有物相且有一定寬度,界面區(qū)的zn含量高且sn分布均勻,表明釬料與母材發(fā)生了劇烈的擴散。

采用金相顯微鏡、電子顯微鏡、x射線能譜儀、顯微硬度、力學(xué)試驗等檢測手段,對ta17鈦合金/ag95cunili/0cr18ni10ti不銹鋼釬焊接頭的組織特征進行了分析。結(jié)果表明:釬縫中不銹鋼/釬料一側(cè),形成了三層金屬間化合物釬縫組織;在鈦合金/釬料一側(cè),形成兩個組織區(qū)域;同時,銀沿鈦合金晶間擴散;在凝固釬焊接頭的釬縫中,靠近不銹鋼一側(cè)出現(xiàn)了ti、cu的富集;靠近鈦合金一側(cè)cu原子的含量明顯升高,釬縫中心區(qū)基本上是純銀;釬縫中除不銹鋼/釬料擴散層外,其他各微區(qū)的顯微硬度并沒有增加;從釬縫斷口分析也證明釬縫中靠近不銹鋼一側(cè)是接頭最薄弱的位置。

對大厚度鈦合金電子束焊接接頭的顯微組織、相組成和冷隔缺陷進行研究。結(jié)果表明，焊縫區(qū)組織為馬氏體α′相；熱影響區(qū)由細晶區(qū)和粗晶區(qū)兩部分組成，細晶區(qū)組織為初生α相＋β相＋等軸α相，粗晶區(qū)組織為少量的初生α相＋針狀α′相；母材區(qū)組織基本上都是長條狀和塊狀的初生α相，其間分布著少量殘余β相。對冷隔的形成原因進行了分析，并提出了預(yù)防措施。

t91鋼管手工氬弧焊接頭的顯微組織——對9i60．3mmx8mm的t91鋼管的母材及手工氬弧焊接頭進行了化學(xué)成分、力學(xué)性能和顯微組織的測定。結(jié)果表明，t91鋼管的化學(xué)成分、力學(xué)性能和顯微組織均滿足gb531o一1995的要求，焊接接頭的組織為正常組織。

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。

膠焊技術(shù)是將膠接與電阻占、焊（或凸焊）技術(shù)相結(jié)合的一種先進的復(fù)合連接技術(shù)。膠焊接頭中由于存在焊點，彌補了膠接接頭高溫性能差、持久強度低、膠層老化等不足；膠焊接頭中的膠粘劑使焊點附近應(yīng)力集中減小，接頭強度提高，尤其是疲勞性能得到很大改善，提高了接頭抗腐蝕能力等。同時鋁合金材料廣泛地應(yīng)用于汽車、飛機等的制造，從而達到輕量化、節(jié)能、環(huán)保、低成本等目的。本文首先通過正交試驗對鋁合金膠焊的點焊參數(shù)進行了研究，并對膠焊與點焊、膠接進行了對比試驗分析。同時本文通過在點焊膠中添加兼有導(dǎo)電性能和點焊熔核強化作用的銅粉、鋁粉、碳納米管，進行試驗以考察分析增強點焊膠導(dǎo)電性以及在點焊膠中加入對點焊熔核具有強化作用的物質(zhì)對膠焊接頭強度的影響。

通過對ta17/0cr18ni9ti相變超塑性擴散焊接頭拉伸斷口的觀察分析,研究了其接頭的組織結(jié)構(gòu),斷裂機制。分析表明,在焊接過程中,由于鈦合金/不銹鋼兩側(cè)的ti、fe、cr等原子的互擴散,在接頭界面處形成了β-ti、feti、fe2ti、σ等物相。由于界面處缺陷的存在以及鈦合金側(cè)拉向殘余應(yīng)力的存在,使拉伸斷裂主要發(fā)生在β-ti和feti中。分析還發(fā)現(xiàn),接頭對缺陷很敏感,焊接端面上的倒角、劃痕及孔洞會使接頭的強度降低。

針對az31鎂合金材料,研究了在a-tig焊中單一成分的活性劑對焊縫成形的影響。試驗結(jié)果表明,與無活性劑的焊縫相比,活性劑tio2、sio2、cr2o3、cdcl2和cacl2能夠有效地增加鎂合金焊縫的熔深和深寬比。鎂合金涂敷活性劑cdcl2后焊縫接頭的微觀組織與未涂敷時焊縫接頭的微觀組織沒有明顯區(qū)別,只是前者熱影響區(qū)稍寬。未涂敷活性劑和涂敷cdcl2的試樣硬度值分布相差不大。在az31鎂合金的焊接中,活性劑cdcl2的作用效果最好。

點焊接頭的設(shè)計 點焊通常采用搭接接頭和折邊接頭接頭可以由兩個或兩個以上等厚度或不等厚 度的工件組成。在設(shè)計點焊結(jié)構(gòu)時，必須考慮電極的可達性，即電極必須能方便 地抵達工件的焊接部位。同時還應(yīng)考慮諸如邊距、搭接量、點距、裝配間隙和焊 點強度諸因素。 邊距的最小值取決于被焊金屬的種類，厚度和焊接條件。對于屈服強度高的 金屬、薄件或采用強條件時可取較小值。 搭接量是邊距的兩倍，推薦的最小搭接量見表1。 表1接頭的最小搭接量（mm)3 最薄板件 厚度 單排焊點雙排焊點 結(jié)構(gòu)鋼 不銹鋼及 高溫合金 輕合金結(jié)構(gòu)鋼 不銹鋼及 高溫合金 輕合金 0.5 0.8 1.0 1.2 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 8 9 10 11 12 14 16 18 20 22 6 7 8 9 10 12 14 16 18

本文采用bni-2、bпp-1兩種釬料,對1cr18ni9ti不銹鋼進行了電子束釬焊和真空釬焊,并對其接頭進行了顯微組織分析.結(jié)果表明,兩種釬料電子束釬焊形成的接頭顯微組織主要都是固溶體;bni-2釬料真空釬焊形成接頭的顯微組織是由兩部分組成的,一部分是位于母材附近的鎳固溶體,另一部分是位于釬縫中心的化合物組織;bпp-1釬料真空釬焊形成接頭的顯微組織是由銅-鎳固溶體和釬縫中少量的化合物相組成的.

采用ni基箔片釬料對gh3044鎳基合金進行釬焊連接,利用電子掃描顯微鏡(sem)及能譜分析儀,對接頭的界面組織進行觀察和分析;采用電子萬能試驗機對gh3044鎳基合金的釬焊接頭進行抗剪試驗,評價接頭的室溫抗剪強度.試驗結(jié)果表明:當(dāng)釬焊溫度為1070℃,保溫時間為10min時,界面處有(cr,w)2+ni固溶體析出,釬縫中有(cu,ni)固溶體組織+ni-mn金屬間化合物層及η″+ξ′金屬間化合物層生成,此釬焊工藝參數(shù)下獲得的釬焊接頭具有最高的室溫抗剪強度319mpa.

在釬焊時間3~30min,釬焊溫度860~1000℃的條件下,采用agcuti釬料對c/c復(fù)合材料和tc4合金進行了釬焊試驗。利用掃描電鏡及eds能譜分析的方法對接頭的界面組織及斷口形貌進行了研究。結(jié)果表明,接頭界面結(jié)構(gòu)為c/c復(fù)合材料/tic+c/ticu+tic/ag(s.s)+ti3cu4+ticu/ti3cu4/ticu/ti2cu/ti2cu+ti(s.s)/tc4。由壓剪試驗測得的接頭抗剪強度結(jié)果可知,在釬焊溫度910℃,保溫時間10min的條件下,接頭獲得的最高抗剪強度為25mpa。接頭的斷口分析結(jié)果表明,接頭斷裂的位置與被連接界面的碳纖維方向有關(guān),當(dāng)碳纖維軸平行于連接面時,斷裂發(fā)生在復(fù)合材料中;當(dāng)碳纖維軸垂直于連接面時,斷裂主要發(fā)生在復(fù)合材料與釬料的界面處。

用鎳基釬料真空釬焊鎳基合金時釬焊溫度對釬料中si、b等元素的擴散有重要作用,因此采用3種釬焊溫度對其進行真空釬焊,研究了1080、1110和1140℃釬焊溫度下釬縫的微觀組織、元素分布及顯微硬度等。結(jié)果表明,隨著釬焊溫度的升高,釬料中元素向母材擴散越充分,釬焊溫度為1140℃時,釬縫組織基本為固溶體。

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。

采用德國進口3gnp400st交流縫焊機對鎂合金az31b進行焊接試驗,分析了不同焊接電流下熔核區(qū)和熱影響區(qū)微觀組織變化情況,得出鎂合金縫焊焊接接頭組織變化的一般規(guī)律及性能變化情況;觀察和分析了母材和焊接接頭的斷口形貌。