钛铝基金属间化合物熔焊工艺性的研究进展

综述了钛铝基金属间化合物(主要是Ti3Al，TiAl)熔焊连接技术的研究现状，主要涉及电子束焊、激光焊和氩弧焊等方法，指出钛铝基金属间化合物的焊接性不存在本质上不可焊的问题。无论采用何种熔焊方法连接此类合金，焊态下焊接接头的组织和性能一般不理想，焊缝和热影响区很容易脆化。控制冷速是成功连接此类材料的关键，同时受该类材料的物理冶金学特点限制，其组织转变动力机制、氢脆、间隙元素的引入对其焊接性的影响尚未引起注意。     

金属间化合物的固相焊接研究现状

近年来,在工程中受到大量关注的金属间化合物主要是Ni-Al系、Ti-Al系及Fe-Al系的A3B和AB型金属间化合物。然而在实际工程应用中,该类合金的焊接方法还存在很大的问题与挑战,目前国内外关于3类金属间化合物的焊接研究已有较多相关报道。本文主要综述了最常用的TiAl系及FeAl系金属间化合物的固相焊接技术,包括扩散焊和摩擦焊接。     

钢/铝异种合金激光深熔钎焊与深熔焊工艺研究进展

近年来激光深熔焊接技术在异种合金的高效、优质连接中的应用受到了研究人员的广泛关注。依据钢/铝异种合金接头界面反应过程中钢母材是否熔化,分别从激光深熔钎焊和激光深熔焊接两个角度来论述钢/铝异种合金激光深熔焊接工艺的研究进展。在激光深熔钎焊方面,从不同形式的激光热源形式来讨论钢/铝异种合金的国内外研究现状;在激光深熔焊接方面,按照接头的形式不同来分析钢/铝异种合金激光深熔焊接的国内外研究进展。最后,提出了钢/铝异种接头激光深熔焊接技术研究的重要方向。     

钢/铝异种金属点焊研究进展综述

钢/铝异种金属的复合结构具有轻量化兼具良好结构性能的优势，在航空、航天和汽车制造领域具有极大的应用前景。点焊是制造这种结构的重要技术手段。但是，钢/铝异种金属在焊接过程中会产生脆性金属间化合物，传统的电阻点焊连接钢/铝异种金属面临着巨大的挑战。对钢/铝异种金属的点焊技术的研究进展进行了广泛的调研，着重对电阻点焊技术、电阻铆焊技术、CMT点焊技术、超声波点焊技术和摩擦塞-铆复合点焊技术等技术的研究进展进行了系统比较与分析，并对钢/铝异种金属点焊技术发展趋势进行了展望。     

钛/铝异质金属搅拌摩擦焊技术研究进展

钛合金和铝合金均具有质轻、比强度高和抗腐蚀性能好等优点,已广泛应用于航空航天、军事工业和公共交通等领域,钛/铝异种金属复合结构的连接逐渐成为研究热点。然而,由于物理和化学性能差异明显,钛/铝焊接难度大,存在成形困难、接头性能较差等问题。搅拌摩擦焊作为一种固相焊接方法,对克服异种材料性能差异带来的焊接困难具有极大的优势。本文综述了钛/铝异质金属搅拌摩擦焊的研究现状,主要涉及焊缝成形、焊接参数、力学特征、冶金结合和连接机制等,以及衍生的搅拌摩擦焊新技术,为钛/铝异质金属结构的轻量化设计提供新思路,并对其未来发展进行了展望。     

铝钛异种合金电子束焊接接头组织与界面分析

采用真空电子束技术获得了7075铝合金和TC4钛合金异种接头。分别通过金相显微镜、扫描电镜和能谱分析仪等检测仪器观察了焊接接头的宏观形貌、微观组织特征和元素分布情况,同时分析了过渡层中金属间化合物的形成过程及其影响因素。试验结果表明:熔合区铝合金侧微观组织以柱状晶、等轴晶组织为主,还有少量的细晶组织,钛合金侧会析出呈针状或片层状的α相和α'相。由于Ti Al3的自由能最小,在铝焊缝和钛焊缝的界面生成的金属间化合物主要成分为TiAl3,元素扩散不充分导致少量的Ti Al、TiAl2等中间相生成,且随着热输入量的增加,金属间化合物层逐渐变厚,但化合物种类不变。试验结果为铝钛异种合金焊接界面研究提供了借鉴参考。     

铌合金与不锈钢异种金属焊接技术研究进展

铌与不锈钢作为重要的结构材料,在航空航天领域得到广泛应用。然而,二者焊接时容易生成脆性金属间化合物且接头内部焊接残余应力大,容易引发接头开裂。本文针对铌合金与不锈钢焊接的研究现状,综述了目前铌与不锈钢主要连接方式：爆炸焊、钎焊和熔焊等。爆炸焊和钎焊虽然能够抑制焊接裂纹,但爆炸焊接复杂的焊接工艺和钎焊较低的接头强度难以满足铌/不锈钢复合结构的应用需求。熔化焊接接头残余应力大,焊缝内部存在较多脆性Nb-Fe金属间化合物,导致接头力学性能较低。针对上述问题对铌合金与不锈钢熔化焊接进行了展望：开展有限元模拟工作指导焊接工艺优化,向焊缝中引入第3组元改善铌与不锈钢的焊接性并探索合理的热处理工艺提高接头强度。     

铜/镍箔中间层对铝/钢激光焊接接头组织与力学性能的影响

研究以Ni、Ni/Cu箔片为中间层的铝/钢异种金属激光焊接行为,系统考察Cu/Ni箔片复合中间层的添加对铝/钢异种激光焊接接头组织与性能的影响。利用扫描电子显微镜和能谱仪对焊缝横截面的组织形貌和各区域的元素分布进行观察分析,利用X射线衍射仪对焊接接头的主要物相进行分析,并利用电子万能试验机对焊接接头进行拉伸实验以表征其力学性能,结果表明:Cu/Ni箔片做复合中间层加入时,其中加入0.02 mm厚Cu箔片时焊接接头的最大剪切力提高至1754.72 N;加入0.05 mm厚Cu箔片时的最大剪切力为734.97 N,相比只添加Ni箔片时焊接接头的最大剪切力反而下降。Cu箔片的添加使得铝/钢界面的物相组成、元素分布和微观组织形态发生改变,同时增加了熔池的流动性。在靠近不锈钢侧的Fe-Al脆性相中的部分Fe原子被Cu原子取代生成新的二元韧性相,从而抑制Fe-Al二元脆性金属间化合物的生成,有效改善铝/钢的焊接性。因此,Cu/Ni箔片复合中间层的加入,可以有效地改善铝/钢异种激光焊接过程中的冶金反应,进而提高焊接接头的力学性能。     

科技信息二则

铝锂合金的焊接 铝锂合金的优点是密度低、弹性模量高,能显著减轻构件的重量。目前国外研究得较多的是高纯度二元铝锂合金如(按重量百分比):Al-0.9Li、Al-1.6Li、Al-2.8Li、Al-3.8Li和AI-4.7Li。另一种是苏联的01420铝锂合金,其材料成分(按重量百分比)是Al-5Mg-2Li-0.1Zr。过去飞机工业中的铝锂合金构件大多采用机械连接,现在普遍都在研究超塑性成形、焊接和胶接等连接方法。实验证明,钨极氩气保护焊、电子束焊等焊接方法均可成功地用于铝锂合金的焊接。但在焊接铝锂合金构件时应谨慎地选择焊丝和焊剂、焊前表明制备方法及焊接参数。     

添加钛箔镁/铝异种金属激光焊接研究

提出镁上/铝下搭接、镁/铝层间添加Ti箔的激光焊接技术,对AZ31镁合金和6061铝合金进行焊接,研究钛箔–激光作用下镁/铝接头的组织与性能。结果表明,在激光焊接工艺条件下,添加Ti箔可实现镁/铝有效连接,镁/铝接头的剪切强度（线强度）达到58 N/mm,熔池形貌由未添加Ti箔时的“V”型转变成添加Ti箔时的“酒杯状”。随着Ti箔厚度的增加,镁/铝接头的熔池深度增加,靠近铝侧基体的Ti箔部分熔化,Ti元素分布在熔池内部,生成Ti3Al化合物;添加Ti箔抑制镁液和铝液直接接触,避免Mg、Al反应生成脆性Mg/Al化合物,添加Ti箔起到一定的阻隔效果,但Ti箔的导热系数较低,离激光热源较远,Ti箔熔化不完全,Ti箔与母材基体的结合有待提高。     

西德布朗什维克大学近年来研究发展了冷挤压焊工艺

这种工艺多用于焊接异种金属材料,如铜—铝、钢—铝等。若用一般焊接工艺,则可能产生中间脆性层。冷挤压焊所获得的双金属过渡接头元件在低温工程、原子能工程中都有广泛的应用前景。它的方法简便、接头表面平滑、金属强度比退     

TiAl金属间化合物与42CrMo"三体"摩擦焊成形控制

选择In718作为中间合金,采取SN比试验设计,对TiAl金属间化合物与42CrMo的"三体"摩擦焊接工艺规范进行了优化.通过工艺参数作用和接头强韧化规律的分析,研究了TiAl金属间化合物的摩擦焊接成形控制方法.     

铝锂合金的可焊性

本文叙述了铝锂合金使用金属弧焊,气体钨弧焊,电子束焊及激光束焊的可焊性及热处理对焊接后连接效率的影响。     

Ti/Al无针搅拌摩擦搭接点焊接头组织特征

采用无针搅拌摩擦搭接点焊对Ti6Al4V钛合金和2A12铝合金异种金属进行焊接,焊后低熔点铝合金受摩擦热影响发生熔化,而高熔点钛合金在焊接过程中始终保持固态,同时与处于液态的铝合金相互作用,最终Ti/Al界面形成熔钎焊接头且接头拉伸剪切力达19.20 kN。研究了Ti/Al熔钎焊接头钛合金和铝合金的组织变化以及连接界面的特征形貌。结果表明由于摩擦热及搅拌头下压的影响,焊点处钛合金和铝合金组织发生明显变化。钛侧主要形成热力影响区和母材区;铝侧形成熔核区、热影响区和母材区3个区域,热影响区和熔核区的晶粒尺寸相对母材区变粗大,其组织经历了受热长大、部分熔化到完全熔化3个过程。在搭接接头界面处形成均匀致密且微薄的金属间化合物层,主要成分为TiAl₃;接头界面区组织变化明显,中间部位有均匀的TiAl₃界面层,随着向接头两边延伸界面层逐渐消失且Cu元素聚集在边缘。相对其他Ti/Al搭接点焊的焊接方法,无针搅拌摩擦搭接点焊获得的接头抗拉伸剪切力得到了明显的提升。     

AZ31 Mg/5A05 Al脉冲冷弧MIG焊接头焊缝组织特性

采用SAl5183焊丝对AZ31 Mg/5A05 Al异质对接接头进行脉冲冷弧MIG焊接,采用扫描电子显微镜、X射线衍射及万能力学试验机等对接头微观组织及拉伸力学性能进行研究。结果表明,采用脉冲冷弧MIG焊可以实现AZ31Mg/5A05 Al异质接头的无裂纹焊接。镁侧焊缝由镁母材至焊缝中部依次形成了α–Mg胞状晶、α–Mg+Al₁₂Mg₁₇羽状共晶、Al₁₂Mg₁₇树枝晶、Al₁₂Mg₁₇+Al₃Mg₂共析组织、颗粒状α–Al+Al₃Mg₂共晶和岛状α–Al+晶间Al₃Mg₂共晶等复杂结构;中部焊缝及铝侧焊缝主要为α–Al固溶体。焊缝的显微硬度分布不均匀,其中镁侧焊缝存在Mg–Al金属间化合物,显微硬度较高。在拉伸测试中,接头断裂于镁侧焊缝中,呈脆性断裂,最高抗拉强度可达93 MPa。     

航天用高性能金属材料的新进展

航天技术发展推动着高性能金属材料的进步。本文对航天用高性能铝合金（包括铝锂合金）、钛合金、铍合金、超高强度钢、高温合金、钛铝金属间化合物的新进展作简略介绍。     

Ti3Al—Nb基合金的焊接性研究进展

介绍了Ti3Al-Nb基金属间化合物合金焊接性的研究状况，重点评述了其物理和焊接冶金特点、主要焊接工艺下的焊接性和焊后热处理对接头显微组织和力学性能的影响，指出了需深入研究的问题。     

国外航天结构新材料发展简述

简略地介绍了国外航天结构新材料的发展,重点是高性能金属材料（如铝锂合金和钛铝金属间化合物）及先进复合材料（主要包括树脂基、金属基、陶瓷基和碳基复合材料）。     

用于动力与推进系统的先进金属材料

先进金属材料的研究,除金属和合金的传统研究外,还含有金属间化合物(合金带有一层有序原子结构)和金属基与金属间基复合物的研究。在它们中间,金属间化合物具有最好的高温性能,而通常应用的高温合金受温度或重量限制。Lewis对铝化铁(FeAl)和铝化镍(NiAl)进行了详细研究,发现近等原子βNiAl具有2980~0F熔点(而常用的高温合金只有2350~0F)、重量轻、抗氧化和合金处理后有强化潜能等优点。它的缺点是室温下延展性差、高温下强度较低。但添加钽后,可以增强NiAl的高温蠕变强度,接近通常高温合金2000~0F时的强度。透     

TiAl/TC4异种材料真空电子束焊接头组织及性能

研究了TiAl基合金与TC4合金异种材料电子束焊接,从接头组织、工艺性能和非对中焊等方面进行分析,为实际应用提供了理论依据.