铝合金搅拌摩擦焊焊缝微观组织

搅拌摩擦焊( FSW)焊接技术是英国焊接研究所(TWI)于1991年发明并获得专利保护的一项新型固相连接技术[1-2].此方法的最大特点就是焊接温度低于材料熔点,可避免由熔焊所带来的裂纹、气孔等缺陷.通过此方法可获得优质的焊接接头,尤其适用于航天、航空工业及船舶制造业等.     

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。     

LD30铝合金与304不锈钢低温钎焊润湿性研究

采用LD30铝合金与304不锈钢低温钎焊工艺进行润湿性研究。通过润湿性研究对比,选用了60Sn-40Pb、Sn-3.5Ag和35Sn-40Pb-25Bi3种 适用于LD30铝合金和304不锈钢的低熔点钎料,并针对每种钎料选取与之相匹配的钎剂。分析了接头的微观组织、化合物相成分和X射线探伤。结果表明:60Sn-40Pb 和35Sn-40Pb-25Bi与H₃PO₄组合在304不锈钢上润湿性很好;不锈钢与镀镍层铝合金钎焊试验时,60Sn-40Pb和35Sn-40Pb-25Bi与50% H₃PO₄+50%乙二醇组合润湿性很好;Sn-3.5Ag 钎料润湿性相对较差。      

异种材料的先进连接技术

连接技术是异种材料构成连接结构的关键.常用于各种材料的连接方法主要包括熔钎焊、钎焊、扩散钎焊、扩散焊、摩擦焊等特种连接技术.     

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。     

Al-Li合金搅拌摩擦焊搭接接头的疲劳性能

通过疲劳寿命试验、疲劳断口和金相组织分析,研究了Al-Li合金搅拌摩擦焊搭接接头的疲劳性能,分析了接头前进侧热机影响区(TMAZ, Thermal-Mechanically Affected Zone)出现的"钩状缺陷"对其疲劳性能的影响.结果表明,钩状缺陷容易引起裂纹萌生及扩展,减小接头的有效承载板厚,适当缩短搅拌针长度可以改善钩状缺陷,提高接头力学性能.母材与搭接接头的疲劳S-N曲线研究表明:在高疲劳应力下,接头的疲劳寿命接近母材,但随着疲劳应力水平降低,接头的疲劳寿命急剧下降,200万循环周次下的疲劳强度仅达到80 MPa,为母材的35%.     

金合金锡铅软钎焊接头脆性行为

采用Sn63Pb37钎料对Au60AgCu合金进行钎焊试验.对钎焊接头的微观组织、显微硬度、化合物相成分、力学性能及断口形貌进行了分析,并探讨了界面化合物相对接头脆性的影响.结果表明:Au60AgCu合金接头化合物主要由AuSn₂,AuSn₄和Ag₃Sn组成.金属间化合物的硬度很高,其厚度随钎焊温度的升高及保温时间的增长而增厚.钎焊接头剪切性能测试表明,断裂发生在金属间化合物层,断口形貌为脆性断裂.     

铝锂合金搅拌摩擦焊搭接接头组织及力学性能

采用搅拌摩擦焊对2mm厚不同铝锂合金进行搭接,并对接头的组织和力学性能进行分析。同时研究了焊接工艺参数、热处理状态对接头性能的影响。研究表明:搭接接头焊核区呈"洋葱环"结构,由细小的等轴晶组织构成;前进侧搭接界面有"钩状"缺陷,对接头力学性能产生不良影响。搭接接头的塑性较差,伸长率仅有3.18%,不及母材伸长率的25%;当转速为800r/min、焊速为200mm/min时,接头的强塑性最佳,抗拉强度达到467MPa(母材的94%);热处理对搅拌摩擦焊焊接头力学性能影响显著,经过人工时效后,接头强度提高了13%～18%,抗拉强度最高达到526MPa,伸长率都有所下降。断口形貌分析表明:接头拉伸断裂是从前进侧的"钩状"缺陷起裂;接头拉伸断口为准解理和韧窝断裂的复合断口。     

典型焊接参数对铝锂合金FSW对接接头疲劳性能的影响

采用疲劳试验机对3种不同对接工艺的Al-Li-S4铝锂合金FSW对接接头及母材进行了疲劳性能测试,并采用光学显微镜和扫描电镜对组织和断口进行了分析。结果表明:在210MPa应力水平下,Al-Li-S4-T8铝锂合金母材在疲劳寿命达到200万次;在600/400、800/80、800/2003种典型FSW工艺条件下,800/200参数接头疲劳性能最优,在170MPa应力水平下,接头疲劳寿命可达200万次;Al-Li-S4合金FSW接头疲劳断裂大部分从焊缝表面起裂,这可能与FSW过程中金属材料的周期性流动和周期性微观组织使焊缝内部出现强度薄弱区或应力集中有关。