7715D钛合金无中间层扩散焊接头组织及性能研究

采用无中间层的扩散焊接方法进行7715D钛合金连接,在不同焊接温度、扩散压力、保温时间等参数条件下进行工艺试验,分析工艺参数对接头组织和性能的影响.优选的扩散焊工艺参数为焊接海床1 193 K,扩散压力5 Mpa,保湿时间120 min,其接头抗拉强度可达653MPa.     

铜及铜合金真空扩散焊接工艺优化及接头组织性能分析

采用真空扩散焊接技术进行了铜及铜合金焊接工艺试验,研究了焊接温度、保温时间、焊接压力、镀层(Ni)对接头界面组织及性能的影响,并测量分析了接头金相、力学性能与显微硬度。结果表明:通过镀镍有效消除了零件表面粗糙度带来的不利影响,提高了扩散界面的接触面积,焊合率超过95%;连接界面铜与镍扩散充分且均匀;接头拉伸强度与母材等强,断口位于母材侧,为韧性断口。     

保温时间对Ti-28Ni钎料钎焊连接Ti60/高铌TiAl合金接头的影响研究

在钎焊温度1 080℃、保温时间0~15min条件下,用Ti-28Ni钎料对Ti60与高铌TiAl合金钎焊连接进行了研究。用SEM,EDS等方法对接头微观组织进行分析,并研究了保温时间对接头连接界面微观组织和力学性能的影响。结果表明:获得的接头无气孔和热裂纹,接头的典型界面结构为Ti60/α+(α+β)/Ti_2Ni+(α+B2)/α+Ti_3Al/Ti_3Al/B2/高铌TiAl合金;当保温时间较短时,断裂发生在钎缝处,钎缝区含大量Ti_2Ni相,随着保温时间的延长,Ti_2Ni相逐渐消失,α+Ti_3Al网状区面积不断增大且向Ti60合金侧偏移,保温时间过长时,接头断裂位置由钎缝区向高铌TiAl合金母材侧偏移,断裂形式为脆性断裂。保温时间10min时,接头平均剪切强度达到最大值139 MPa。     

Ni/Ti中间层部分瞬间液相法连接C/C复合材料和GH3044

采用Ni/Ti中间层,部分瞬间液相法(Partial Transient Liquid-Phase,简称PTLP)连接C/C复合材料和GH3044,通过SEM+EDS对接头的微观结构和元素分布进行了表征,并分析了接头形成机理。研究表明,这种方法可实现C/C复合材料与中间层、中间层与GH3044界面处的良好结合;所得接头截面为GH3044/扩散层/残余Ni层/Ni-Ti金属间化合物层/炭化物反应层/C/C复合材料;随保温时间的延长,接头中金属间化合物Ni3Ti不断生长,同时两侧的Ni、NiTi被逐渐消耗。另外,因为C/C复合材料和GH3044的热膨胀系数(Coefficient of Thermal Expansion,CTE)差别很大,所以冷却过程中产生了较大的热应力,导致C/C复合材料/中间层界面附近出现了大尺寸裂纹,使接头性能下降,其剪切强度仅有9.78 MPa。     

Si3N4/TC4活性钎焊连接机理与性能

针对Si_3N_4/TC4复合结构钎焊连接问题,研究了钎料和母材中活性元素Ti对Si_3N_4/TC4接头润湿性、界面结合机制和力学性能的影响。进行了润湿、接头显微组织分析和剪切强度试验,结果表明:活性元素Ti对于钎料在陶瓷表面的润湿起主要作用,Ag-Cu钎料通过TC4母材中Ti元素的长程扩散进入Si_3N_4界面虽然实现润湿,但形成的反应产物并不明显,陶瓷/钎料界面成为断裂薄弱区域。Ag-Cu-Ti钎料中Ti元素在Si_3N_4一侧界面富集形成TiN+Ti_5Si_3反应层,对钎料在陶瓷界面润湿性和接头断裂脆性都具有改善作用,接头剪切强度达到267.3 MPa。     

Ti-15Cu-15Ni真空钎焊TiAl合金

在钎焊温度950℃,钎焊时间8～30min条件下,对TiAl/Ti-15Cu-15Ni/TiAl进行了真空钎焊试验,借助SEM、EDS分析和三元相图,探讨了界面微观组织结构,并通过拉伸试验评价了接头强度。研究结果表明,界面反应层由柱状两相区、网状析出区、过渡区、残余钎料区组成。在950℃,15min条件下,接头拉伸强度最高达到295MPa,保温时间延长或缩短,强度下降。     

轨控发动机不锈钢喷注器扩散钎焊工艺

为研制新型轨控发动机所用的喷注器,对不锈钢环槽多层板进行了扩散钎焊工艺研究。随着焊接温度和保温时间的增加,焊缝与母材间各元素的扩散程度逐渐加深;扩散未完全时焊缝由靠近母材的固溶体和中部的化合物组成,扩散完全时焊缝全部由固溶体组成。中间层内Ni、Si、B向母材扩散,母材内Fe向中间层扩散;Ni、Fe、B扩散速度较快,Si扩散速度较慢;Si和B的含量决定组织形态,Ni的含量影响接头强度。接头抗拉性能与扩散程度成正相关,其极限值已达母材的101%;接头断口形貌最初为准解理完全脆断,随后发展到细韧窝部分塑断,最终呈现为大韧窝完全塑断。对于40μm厚的B—Ni2中间层,最佳焊接温度、保温时间和加载压强分别为1050~1075℃、2 h和0.01~0.02 MPa。最佳工艺参数先后成功应用于模拟件和产品,焊接的某新型发动机已通过试车考核。     

含Ti钎料钎焊碳纤维复合材料与钛合金的界面微观分析

采用几种钎料对碳纤维复合材料与钛合金进行真空钎焊,重点探讨了含Ti钎料钎焊碳纤维复合材料与钛合金连接界面的微观组织。研究表明,含Ti钎料润湿连接碳纤维复合材料与钛合金TC4的过程可分为五个阶段:钎料与母材的物理接触以及钎料的熔化;原子的扩散;反应层的生成;反应层沉积变厚,润湿复合材料;形成接头。研究结果对于碳纤维复合材料与钛合金的连接及在重要航天器中的应用具有重要参考价值。     

2205/1Cr18Ni9Ti钎焊接头组织结构及扩散过程分析

对新型双相不锈钢2205与奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti进行钎焊性试验。通过设计波纹板结构模盒,模盒爆破强度试验,开展钎焊接头微观组织结构分析,钎焊接头元素扩散行为及其影响分析,钎焊接头元素扩散能力计算分析,结果认为2205与1Cr18Ni9Ti钎焊可形成结合强度优良的钎焊接头。     

钛合金与不锈钢高频感应钎焊工艺试验研究

采用Ag-Cu-Ti钎料进行了钛合金与不锈钢异种金属组合薄壁小直径管路结构的真空高频感应钎焊工艺试验研究,重点分析了钎焊工艺对钛合金与不锈钢管路真空高频感应钎焊接头质量与性能的影响因素,并观察分析了钎焊接头的微观组织和接头区域成分。研究表明,通过应用本试验研究获得的最佳工艺参数能够获得内外部质量、密封性能和力学性能优良的接头;接头形式是影响钛合金与不锈钢高频感应钎焊接头质量与性能的最主要因素,不锈钢作为外套管形式的钎焊接头性能要远远优于钛合金作为外套管形式的接头性能,此外,装配间隙和搭接长度也会明显影响接头的承载能力。研究结果对于钛合金与不锈钢等异种金属管路焊接结构在卫星等重要航天器中的应用具有重要意义。     

C/SiC陶瓷基复合材料与铌合金钎焊机理研究

阐述了C/SiC陶瓷基复合材料与铌合金的活性钎焊连接方式,通过扫描电镜、金相分析等手段,研究了钛基和铜基活性钎焊料分别在C/SiC陶瓷基复合材料和铌合金上的润湿性,并分析了两种材料的钎焊连接界面的微观元素扩散特征。研究结果表明,陶瓷基复合材料与铌合金的活性钎焊机理主要是通过钎焊料中的活性元素分别向陶瓷和铌合金中扩散并发生化学反应,从而实现三者之间的良好键合。     

大型薄壁多层编织铜超声焊接接头组织与性能

利用超声波焊接技术实现大平面超薄铜箔与多股双层镀银编织铜的焊接,该技术服役于将来的中国空间站。分析了不同参数对连接力学性能的影响,利用扫描电子显微镜对典型接头界面处的微观组织特征进行了分析,并采用有限元仿真的方式对连接行为进行了仿真。结果表明:采用超声波焊接实现了薄壁铜层与镀银编织铜的焊接,焊点连接面处组织致密,无明显缺陷;焊点连接处由Ag和Cu元素组成,焊接温度远未达到熔点,为低温连接行为,其连接机理为扩散连接;在焊接能量为120 J、0.276 MPa参数下,母材拉脱力可达到90 N。     

三维连通网状SiC/Zr基非晶复合材料的组织与性能

以多孔SiC陶瓷为增强体,采用压力-浸渗-快凝法制备了三维连通网状SiC增强Zr基非晶复合材料,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDXA)研究了预制体和复合材料的相组成和原始显微组织、界面形貌及断口形貌,探讨了网络结构陶瓷预制体的特性对复合材料组织的影响,以及复合材料中的界面对其力学性能的影响。结果表明,陶瓷预制体与Zr非晶复合后形成了具有双连续相的网络交叉结构,复合材料中陶瓷与非晶合金的界面处存在增强体成分Si与基体成分Zr之间相互扩散的扩散层,该扩散层厚度为1μm左右,界面结合机制主要为扩散结合和机械结合,适中的界面强度兼顾了复合材料的强度和韧性;增强体的断裂是复合材料断裂的主要机制,非晶合金发生粘性流动,在裂纹的扩展中起到了桥接的作用。     

TC4钛合金舵面扩散焊有限元模拟及工艺研究

运用有限元软件ANSYS对TC4钛合金舵面真空扩散焊过程进行模拟,建立了三维热-结构耦合模型,计算焊接过程中应力应变分布。通过比较得出:在温度930℃,保温100min,压力3.5MPa条件下焊接效果最好。并采用此工艺参数开展了钛合金舵面整体成形研究,通过微观金相组织及扫描能谱分析。结果表明:焊接界面成形良好,界面物相组织均匀分布,而且在焊接过程中保持了母材本身性质,满足技术要求,大幅度减少实验试错次数、缩短型号研制周期。     

钛合金、不锈钢和铝合金异材管路结构钎焊工艺

通过对卫星推进系统三种常用材料(钛合金、不锈钢和铝合金)的薄壁、小直径异材管路结构高频感应钎焊工艺试验,研制出了相应的中间层材料,优化了焊接工艺参数,并对优化的工艺参数进行了验证,为航天器薄壁、小直径异材管路结构的工程应用提供了技术基础.     

液体火箭发动机钎焊、扩散焊质量检测技术研究

现代液体火箭发动机的推力室钎焊身部、发生器钎焊身部及游机推力室钎焊身部均是在高温、高压环境下工作，采用波纹板和铣槽式结构，而这种结构的钎焊和扩散焊的焊接质量直接关系到产品的承压强度及冷却效果。因此，对钎焊和扩散焊的质量检测尤为重要。着重讨论了对波纹板结构和铣槽结构的钎焊、扩散焊质量采用不同无损检测方法进行检测时，方法的可行性和存在的问题，并给出不同方法对产品的可检测性结论。     

火箭发动机推力室钎焊技术的发展

介绍了大型液体火箭发动机推力室结构、材料及钎焊技术；简述了其发展概况，并重点介绍了铜／钢夹层结构扩散针焊技术的应用发展情况。     

热处理对TA15钛合金电子束焊接接头力学性能和微观组织的影响

TA15钛合金电子束焊接接头脆性较大,疲劳性能较差。为了解决这些问题,研究了退火热处理对TA15钛合金焊接接头力学性能和组织的影响。结果表明,热处理可以在不影响接头强度的情况下改善接头的塑性,提高接头的疲劳性能。电子束焊接接头经过650℃+2h退火处理后抗拉强度和截面收缩率都达到了最佳状态。     

三重退火对TC21钛合金电子束焊接接头组织性能的影响

TC21钛合金电子束焊接接头的脆性较大,为了提高其电子束焊接接头的韧性,解决脆性的问题,研究了三重退火的热处理对TC21钛合金电子束焊接接头组织性能的影响。研究表明,TC21钛合金电子束焊接接头经三重退火热处理后具有较好的强度和塑性;冲击韧性有很大程度的提高,达到了母材的63.3%。     

碳纳米管增强YAST微晶玻璃连接C/C复合材料与LAS陶瓷

采用多壁碳纳米管(MWCNTs)增强YAST(Y2O3-Al2O3-SiO2-TiO2)微晶玻璃中间层的方法,以期改善LAS陶瓷/C-C复合材料接头的力学性能。实验中,采用原位生成碳纳米管和直接加入碳纳米管2种方法,制备出具有不同含量碳纳米管的中间层粉体,并将这些玻璃粉体作为中间层对C/C复合材料与LAS陶瓷进行热压连接。利用SEM、XRD等测试手段对接头的断口形貌、断口的物相组成进行了分析。研究结果表明,原位生成的碳纳米管在微晶玻璃基体中具有更好的分散性,其中间层断面具有明显的碳纳米管拔出现象,且无明显的贯穿性裂纹,其接头的平均剪切强度达到26.07 MPa。