基金屬陶瓷40Cr鋼釬焊接頭減應措施

采用bag45cuzn釬料對自蔓延高溫合成的tic金屬陶瓷與中碳鋼進行了真空釬焊連接,利用掃描電鏡、電子探針、x射線衍射等分析手段對接頭的界面結構和室溫抗剪強度進行了研究。結果表明,利用bag45cuzn釬料可實現(xiàn)tic金屬陶瓷與中碳鋼的連接;接頭的界面結構為tic金屬陶瓷/(cu,ni)固溶體/ag基固溶體+cu基固溶體/(cu,ni)固溶體/(cu,ni)+(fe,ni)/中碳鋼;在連接溫度為850℃保溫10min的釬焊條件下,接頭的抗剪強度可達121mpa。

采用有限元數(shù)值模擬方法模擬了不同緩沖層和緩沖層厚度對接頭殘余應力的影響,結果表明,對于同一種緩沖層,厚度不一樣,減少應力的效果不一樣,都存在一個最佳厚度;使用cu箔、ni箔、ti箔對緩解殘余應力非常有效,而使用mo箔作為應力緩沖層可以調整殘余應力場的分布狀態(tài)。

采用粉末疊層法制備了梯度層,以該梯度層作為緩解接頭殘余應力的中間層材料,選用cumnni釬料,在1040℃,15min的工藝參數(shù)條件下,對yg6硬質合金和40cr鋼進行了釬焊試驗。結果表明,采用梯度層作為緩解應力的中間層材料,可以明顯減小釬焊接頭的內應力,大幅提高了接頭的強度;采用b梯度層接頭強度達656mpa。梯度層的層數(shù)對接頭強度有明顯的影響,梯度層厚度相同的情況下,層數(shù)越多其緩解內應力能力越高,接頭強度越高。

在氬氣保護爐中,采用銅基、銀基釬料對ti(c,n)基金屬陶瓷與45鋼進行釬焊試驗。通過觀察和分析釬焊接頭的結合情況及剪切試驗,表明ti(c,n)基金屬陶瓷具有較好的釬焊性;氬氣保護焊條件下,以h62為釬料的接頭的平均剪切強度為37mpa,以ag72cu28為釬料的接頭的平均剪切強度為51mpa

不同釬料對tial基合金與40cr釬焊接頭強度的影響 北京航空航天大學(100083)　　　　　　劉景峰　朱　穎　康　慧　曲　平 江蘇淮海鹽化廠(濰陽市　223007)　　張　悅 摘要　tial基合金是一種具有廣泛發(fā)展前途的結構材料,采用鈦基釬料和銀基釬料對tial基合金與40cr鋼 進行了真空釬焊試驗。接頭的剪切強度分別為110mpa和105mpa。顯微組織分析表明,采用ti基釬料時焊接區(qū) 域存在脆性金屬間化合物ti-cu相和ti-ni相以及采用ag基釬料時產(chǎn)生的層狀組織可能與接頭的低強度有 關。 關鍵詞:　真空釬焊　tial基合金　40cr　剪切強度 effectoffillermetalsonshearstrengthofti-albased alloya

采用熱彈塑性有限元方法,在考慮了材料性能參數(shù)隨溫度變化的情況下,分析了采用ag-cu-ti釬料釬焊al2o3陶瓷與鎳金屬絲的釬焊接頭,在釬焊和隨后再次加熱過程中產(chǎn)生的應力大小和分布情況,計算中著重考慮了釬料對接頭殘余應力的影響。結果表明,在釬料與陶瓷的界面處存在著較大的殘余拉應力,影響了釬焊接頭的連接強度,并可能在界面的陶瓷側產(chǎn)生裂紋。通過試驗對比,認為在此類連接結構中,釬料是造成接頭形成較大殘余應力的主要因素。并指出釬料性能參數(shù)是決定有限元計算精度的主要因素,要使計算結果與實際情況盡量符合,釬料性能參數(shù)的正確選擇是關鍵。

采用真空保護下的活性金屬釬焊法對95%(質量分數(shù))氧化鋁陶瓷與低碳鋼進行了釬焊,所用釬料為ag-cu-ti3活性釬料。通過x射線衍射儀(xrd)對界面的反應產(chǎn)物進行了物相分析,并用能譜儀(edax)分析了界面元素組成。結果表明,釬焊接頭界面的反應十分復雜,反應產(chǎn)物多種多樣,主要是ti3cu3o,ti3al,timn,tife2,tic等物質,界面的反應層按al2o3陶瓷/ti3cu3o/ti3al+timn+tife2+ag(s,s)+cu(s,s)/tic/低碳鋼的規(guī)律過渡。

用自研制雙層陶瓷復合材料與鋼進行了大氣中釬焊連接。采用聲學顯微鏡、光學顯微鏡、掃描電鏡和能譜分析等測試手段對雙層陶瓷復合材料的聲顯微結構及釬焊接頭的微觀組織及形態(tài)、特征點的化學成分等進行了研究。結果顯示,雙層陶瓷復合材料與鋼釬焊連接后的多層復合結構接頭的三個界面均達到較好的結合。這為陶瓷/金屬接頭提供了一種新的連接途徑

以ti、cu混合金屬粉末為釬料真空釬焊si/sic復相陶瓷與殷鋼,通過掃描電鏡、能譜儀、x射線衍射對接頭組織結構進行分析。結果表明:ti-cu釬料對陶瓷和殷鋼都具有良好的潤濕性;在980℃保溫10min條件下形成良好的連接接頭,連接層主要由ti-cu化合物和ti5si3相組成,在連接層與陶瓷界面生成tisi2、ti3sic2和tic反應層;在980℃保溫15min條件下,連接層中生成的化合物種類沒有變化,但在近縫區(qū)的陶瓷中產(chǎn)生了橫向裂紋,導致接頭強度急劇下降。接頭室溫剪切強度在980℃保溫10min時最高達到90mpa。

研究了采用ag-cu-zn釬料在1173k溫度下釬焊tic金屬陶瓷與鑄鐵時,接頭在冷卻過程中的熱應力最大值和應力集中區(qū)。模擬結果表明,在冷卻過程中,鑄鐵/tic金屬陶瓷接頭的剪應力主要集中在界面端點處,且剪應力的最大值出現(xiàn)在ag-cu-zn/tic金屬陶瓷界面處。tic金屬陶瓷下表面的拉應力最大值出現(xiàn)在tic金屬陶瓷的端點處,且隨著連接溫度的降低拉應力的最大值逐漸降低。tic金屬陶瓷下表面的壓應力最大值出現(xiàn)在tic金屬陶瓷中部,且隨著連接溫度的降低壓應力值逐漸增加。

金屬陶瓷

采用金相顯微鏡、電子顯微鏡、x射線能譜儀、顯微硬度、力學試驗等檢測手段,對ta17鈦合金/ag95cunili/0cr18ni10ti不銹鋼釬焊接頭的組織特征進行了分析。結果表明:釬縫中不銹鋼/釬料一側,形成了三層金屬間化合物釬縫組織;在鈦合金/釬料一側,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,靠近不銹鋼一側出現(xiàn)了ti、cu的富集;靠近鈦合金一側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是接頭最薄弱的位置。

在釬焊溫度825~960℃,保溫時間1~60min的條件下,采用自行設計制備的ag-cu-tih2活性粉末釬料實現(xiàn)了zro2陶瓷和4j33kovar合金的釬焊.利用掃描電鏡、能譜分析及x射線衍射分析的方法對接頭的界面組織進行了分析.結果表明,接頭典型界面結構為kovar/ag(s.s)+cu(s.s)+tife2/tini3+tife2+ti-fe-ni/ag(s.s)+cu(s.s)+tife2/cu2ti4o/tio+zrxoy/zro2.對接頭抗剪強度的分析結果表明,在釬焊溫度875℃,保溫時間10min的條件下,接頭獲得了最高抗剪強度134mpa,斷裂發(fā)生在tic反應層.隨著釬焊溫度及保溫時間的變化,釬焊接頭均發(fā)生不同程度的弱化,接頭抗剪強度下降.

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.

采用熱彈塑性有限元方法,考慮了溫度變化對材料性能的影響,對si3n4陶瓷/45鋼釬焊接頭的冷卻過程進行數(shù)值模擬,得到了接頭在冷卻過程中界面、金屬、陶瓷材料的降溫曲線以及界面附近熱應力大小和分布。模擬結果表明,接頭界面降溫速度介于金屬和陶瓷外端面之間,陶瓷與金屬溫度差最大為89℃。在接頭結合良好的條件下,冷卻過程中陶瓷表面邊棱距界面1.86mm處存在最大主應力,可根據(jù)殘余主應力在陶瓷表面的分布預測裂紋最有可能開啟的位置。

通過動態(tài)掛片腐蝕實驗、宏觀和金相組織觀察、sem及能譜分析等方法對采用cu-zn釬料、ag-cu釬料、cu-p釬料釬焊的無氧純銅-低碳鋼管釬焊接頭的耐蝕性能進行了評價分析.結果表明:采用cu-p釬料時鋼和釬縫間出現(xiàn)裂紋,接頭遭受腐蝕后銅管內壁普遍腐蝕,同時釬縫因腐蝕而開裂;cu-zn釬縫成型好,但釬縫本身出現(xiàn)由于金相組織發(fā)生選擇性腐蝕而引起的局部蝕坑,銅管對應處也出現(xiàn)明顯減薄性腐蝕;ag-cu釬料所焊接頭成型好,接頭各處腐蝕輕微.建議采用ag-cu釬料進行銅-低碳鋼的釬焊

介紹全俄鐵路運輸科學研究院對捷克產(chǎn)金屬陶瓷閘瓦顯微組織和化學成分進行分析的結果,概述了金屬陶瓷閘瓦和鑄鐵閘瓦的試驗臺試驗和運用試驗。

采用氬氣保護下的活性金屬釬焊法對碳化硅晶須增韌氧化鋁陶瓷(al2o3/sicw)與不銹鋼(1cr18ni9ti)進行了釬焊,所用釬料為ag-cu-ti3活性釬料。通過x-射線衍射儀(xrd)對界面的反應產(chǎn)物進行了物相分析,并用能譜儀(edax)分析了界面元素組成。結果表明,釬焊接頭界面的反應十分復雜,反應產(chǎn)物多種多樣,主要有tio、ti2o、tic、fe2ti4o、ni3ti、alti等物質,界面反應層按al2o3+sic/tio+alti+tic/ti2o+fe2ti4o/ag-cu的規(guī)律過渡。

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)的化學成分,研究分析了釬焊接頭強度的變化規(guī)律。結果表明,焊后母材中的強化相由質點轉變?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。

40Cr與A3鋼的焊接

以不同厚度的銅箔、鎳箔作為緩解接頭殘余應力的中間層材料,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)基金屬陶瓷的化學相容性,降低了界面結合力,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力的效果不如銅箔,在靠近釬縫的ti(c,n)基金屬陶瓷一側易引發(fā)殘余應力集中現(xiàn)象。

銅鋁異種金屬釬焊接頭的電化學腐蝕性能研究 【摘要】通過電化學tafel曲線的測試，在室溫3.5%氯化鈉溶液中，對銅 鋁異種金屬釬焊接頭的電化學腐蝕性能進行了研究。結果表明：在釬焊過程中， 施加一定壓力，在一定的保溫溫度下，延長保溫時間，可以提高接頭的耐腐蝕性 能。 【關鍵詞】異種金屬；焊接接頭；腐蝕；電化學 theresearchoncorrosionofdissimilarmetalconnectionsofcopperand alloy zhuxiao-ouwangxiao-lilupeng-chengluochang （schoolofmaterialsscienceandengineering，jiangsuuniversityofscience andtechnology， zhenjiangjiangsu