TiB_,2_陶瓷与金属的SHS反应焊接（已处理）

武汉理

硕士学位论文

TiB,2陶瓷与

姓名:何代华

申请学位

专业:材料学

指导教师:傅正义

2002.5.1武理‘人学硕十学位

摘要

/二硼化钛具有熔点高、硬度大、刑蚀性和抗氧化性,强度高,耐磨性好点,同时还具有良的导热性和导电性,从而使其在高温结构材料、耐磨、耐蚀材料以及电气料等领域着广阔的应用前景。但由于陶瓷固有的脆性,使其要满足特殊条下的应用还有相当大的困难。用焊接方法将陶瓷和金属连接在起制成耐高温、抗腐蚀结构陶瓷,在航天航空、甲料中具泛的应用前景,引起了人们极大研究兴趣。但由于陶瓷的强共价键、高熔点和化学惰性,使传统的陶瓷.金属焊接工艺如散焊、熔融和钎焊,都很难用一金属连制备陶瓷.属构材料,而技术利用燃烧反应出的热量,

陶瓷与金属连接在一起,制备出具有瓷金属综合性能的工程结构

本论文采用反应焊接技对/和/的焊接进行

究,提出了焊料的选择原,并分别选用和作

系的中间反应层。对两体系的界面结合况进行了,微观察残余应/ 析,对/体系的抗弯强度和抗剪切强度

//体系,焊接

?,焊接压力为。

钼;%两种组

物相分析结果得出,中间含量为%时,反应产

中间层含量为%时,则为和。电子探针对焊接件进

线和面分析,其结果表明,在焊界面处元素进行了互扩散,使界面处在有一定厚度过渡层,从而使陶瓷与金属焊接在一起。界面处进行元素定量分表明,中层含量为%的面结合较中间层含量为%的好。温度面合会产生一定的影响,在?, ?和?三个不同焊接温,中间层随温度的升存在状态由固态变为液,液相现有利于界面结合。因陶与金属的热膨胀系数、杨氏模量性能上存在一些差异,使焊接时极易在焊接界面产生余力,使接合体的合强度降。射线衍残应力分析表明,在金属体中,残余

逐渐减小。

剩蜮人张应力为

,/体系,焊接中

%、十%和%

相分析结果得出,中『自反应层经应后生成物主要为, 当为%和%时,将有单质剩余。电子探

表明,不论中间层含量为多少,在焊接界面均存定厚度的过渡 ?温度和压力

层,接合处有元

,陶瓷与金焊接在一起。显微硬度分析表明,中间层的硬度介金属与陶瓷之侧,从金属层陶瓷层,其硬度渐增大。射线衍射残余应力测量结得出,在距中层/金属层.

处残余应力达最大

的残余应力值

温度对焊接件的性能有很大的影,对

?和?进

种不同中间反应

并对其焊接件抗弯强度和抗剪切强度进行了测试。结果表明在相同中层组分下,在相同中间层组分下,不温度对应着不同抗强度值: 相同温度下,中间层组分对接性能也有一的影响,随中间层中

量的增加抗弯强度

%时达抗弯强度最大值。温度对抗剪切强度也有一定的影响,在 ?时,剪切强度随中间层含的增加而增加;而焊接温度为口和?时,剪切强度中间层含量为%时达最值;接温度为 ?和中间层含量为%时,抗剪切强度达最大。关键词:焊接接面×扩镘吗謦残余应

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武汉理人学

第一章绪论

航空航天、能源、汽车、机械和化工产业迫要求材料具备高强度、高韧性、酬高温、抗氧化、损、抗腐蚀、高温蠕小等优良性能,为了满足这种日高涨的需求,多年,研究人员进行了大量的基础研究和应用不发工,并进行了不懈的努,在材料制各工艺和材料性能以及实际应用等方面取很大迸展和令人欢欣鼓舞的就。近年来,随着工业上对更大尺寸、更复杂形状零部件需求的不断提高,是制造能在航天航空中使用复杂瓷部件,传的成型方法以及注射模和压铸模等尺寸成型技术来制造难以实现。另外,由于陶本身固有的脆性和高硬度,增大了陶瓷件在制作加工中的难度,妨碍了其在程结中的应用。而陶瓷焊接技,是解决以上题最有效的方法一,特别是当复杂部件是由不同材成如陶瓷与属、压烧结陶瓷反应烧结陶瓷时,焊接是唯一有效的方法?。正因

来,在结构陶不断取得实用化进展的同时,陶瓷焊接作为扩大陶瓷应用范的一项不可缺少的关键技术越来越引起人的关注,陶瓷焊接术实现结陶瓷实用化所必须解决的难题之一,陶瓷焊接技术的究成为陶瓷研究

陶瓷的焊接根据母的不同可以分为陶瓷与金属的焊接以及陶瓷与陶瓷的焊接。陶瓷与金属间的焊接从一始就成为人们研究的主要焦点,这缘于在一些研究计划中件能取代部不能满足工况件如温、高应力金属零件。对于陶瓷与陶瓷的焊接研究不如陶瓷与焊接那么广,然陶瓷陶瓷之间的焊接究,正

.陶瓷焊

陶瓷焊接技术,即通过焊接形状简单、小尺寸陶瓷制品制得复杂形、大尺寸陶部件的技术,是解决陶瓷与金属结合问题最有效

陶瓷焊接的重要性主表现在以下几个方

实现低成本制造陶瓷零部件【:把杂小、尺寸小的陶瓷件焊接

的各种形状

可以大幅度降低加工费用,而且可以减少加工

制造由异种材料

当一个大型结构件的不同部位的服役条件不同时,能各异的材料就可能用在同服役条件个部位,这样由异种材利构成结构件只能通过焊接的

提高陶瓷结构

陶瓷是脆性料,对缺陷非常敏感,临界裂纹尺寸极小。与杂构件相比,在焊接形成复件之前,对简状部件进行缺陷检测和检验是比容易的,这样就可以大大提高

实现破损陶瓷

陶瓷件在服役过程中受到损伤时,可以像金属一在损伤部位进行焊接修,而不必将个瓷件报废,实现陶瓷的再利,节约成本。实现陶

从年不始美国能源部大力资陶瓷焊接的应用和基

作,日本政府把陶瓷焊接技看作未来发展的研究并优先提供助,在欧盟瓷研究也得到各国政府机构的积极支持和资助。同本、因和欧等一些国近十年来围绕陶瓷发动机部件和高温燃轮机为目标进行了』。泛而深入的研究,取丰硕的成果。国的大学和科研机构包括华、西安交通大学、吉大学、中科院沈阳金属所和中科院上海硅酸盐研究所从八十年代开始发了瓷接技术研究,渐缩小了国外的差距。但综合来看,国内究表现在

瓷与陶瓷的焊接研究极少,尤其在应用方面与外差距很大程度上制了我国工结陶瓷在原子能、航空、汽车和电站等方面的应

.陶瓷与金属焊接的主困难及其焊接工艺

..主要困难

陶瓷是金属和非属元素的固体化合物,它与会属有相似之处,也确晶粒聚集体及晶粒晶界。但它与金属有本质上的不同,它不含大量自由电子,而是以子键、共价键或两的混合键结合存一起,稳定性很高。的相组成金属复的多,其显微组织有

理】人学硕

”。所示:

所以其性能与

故在陶瓷与金的焊接上存在以下困难:它们的结晶结构不同, 导致熔点极相同。陶瓷晶体的强大键能使元素扩散极难。它们的热膨系相差悬殊,导致接头产生很大热应力,会在陶侧产生裂纹。合产生脆性相、玻

对陶瓷与金属焊接的要求有:接头要有足够的使用度;接要能具有真空气密性;接头残余

表陶瓷与金属性能比较陶瓷与金属焊接的接类型下图.所示的三种‘ 涂层陶

陶瓷

十???????????,

二

巳竺竺虽中间层

陶瓷或金属

金属

图..陶瓷

..陶瓷一金属

从表.中我们可得到,陶瓷与金属是两类性质大相径庭的材料。为了获得可靠的接头,必须虑这两种材料的机械、物理及化学性能,特别是热胀系数的的极大差异,通过制工艺,充发挥机械、扩散、吸附和化学键的接合作。瓷与会属接合术要有以下几种: 钎焊

钎焊是一项古老的技艺,它合于不同厚度或具有较大面积的构。该方法是用比母材熔点低的会属材料作钎料,将母材和钎料加热到高钎料点但低于母熔点的温度,利用液态钎料润湿母,毛作用填充接头问隙,并与母材相互扩散从而实连接的一种焊接方。它可分为两步法钎和一钎焊。两步法是先在陶表面预金属化,然后再进行钎焊。关键是陶瓷表面的预金属化,目前预金化陶表有如下方法: .法。使活性金及难熔金属盐,将金属如碳银等涂在

离子弧喷涂等。其中,一步法陶瓷钎焊称直接钎焊法,它在钎料入一些、等活性元素其含量通常在%以

将金属与陶瓷直接钎焊来,这?方法也称为活性钎料法。一法钎焊工艺简单,成本低,在结构件制作应用较广。两步钎焊在电子工业中得到广泛应用,但其工序较多,工艺较复杂,成高。钎焊焊接法最大的优点焊接度较低,是在母基本不熔化处于固态的状态下实现连接的,对母材所造的响小。钎焊头应力,表处理要求不高,通选择适

扩散焊接

扩散焊接是两母材紧密接合,在真空或保护气氛中,在一定温度和压力下保一段时间,使接触面局部产生塑性变,发生原子相互扩散而完全焊接接合的一利,焊方。散焊接包括没有中间层的扩散焊和有中问层的扩散焊,有中间层的散焊是普遍采用的方法。使用中间金可以降低接温和压,低焊接接头中的总应力水平,从而改善接头的强度性能。如在接钼与氧化铝时,在氧铝表面用等离子弧喷涂一层 %%的中问合金,可以获得性能优良的接。此,还可以使用多层中问合会层,存氧化铝表两首先预会化一%%, 高温烧结后,烧结’层%。一%合金。这多层结构在膨胀系数的匹配方面比层的:】好‘些。’其它方法比较,扩散焊有以下特点: 头质量稳定,。逢。/存在熔化焊缺陷,没有过热组和热影响区。可考虑增加?训层,对陶瓷材料无面金属。散焊接方法很适合复合材焊接,因为它焊接温度较低,对增强体造成影响小,但它所需时间氏,对设备要求高,成本高,焊件尺寸形状也很受限制,而且质量受母材表面理情况、焊接工艺参数等许因素影响,很不稳定。熔化妒接熔化焊日:『仍处一尝试阶段,尚不成功。熔化的优点能够造温能稳定的接接头,但它的应用受到很多的限,例如,难熔化,它们的熔通常比金属高得多,有一些在熔化前就分解了。再者, 能够熔化接的陶瓷与金属组合是非常限的,因为不仅要求被焊的属和瓷,而且要熔池中形成的杂材料在熔点和热收缩特性上都要达到非常理想的匹配,这种相似在实际上是很难达到。目前

焊方法有:电子束焊、激光、等离子弧焊、电弧

摩擦焊接

摩擦焊广泛用于类和异种金属的连接,对于不同类材料陶瓷与金属的摩擦焊尚属起步阶。在摩擦焊过程中,首先使待连接面在轴向压力作用下相互摩擦,通过摩产了使两个被材料软化的热量并导致界面镦粗,然后向压力不或加的况下停止摩擦,以便

微波加热不同于传统加热技术,其热量来自于材料对微波的吸收, 这种内部的、局部的加热方式优点是无论小件和大工件都可以被快速地、均匀地加热。因此,微波工艺用连接有如下点:与传统工艺相比,可以用中等的率快速加热;在连接区域局部加热;不同材料对微的收不同,对料的热有择性;可在线控制。作为

焊接

焊接是指利用应的放热及其产物来焊接受焊母材的技术。根据被焊接母来源不同,焊接可分为一次焊接和二次焊。一次焊接是指焊的母材或件是在焊接过程中同时原位合成焊接工艺,而次接则是指焊接现

焊接工艺特

焊接时可利用反应原料配制梯度焊料直接合成梯

来焊接异种材料,以克服母材间学、

最吸引人的一个特点,即焊料一端和陶瓷亲,另一端和金属亲和,成分组逐过渡,从而可能解决陶瓷一金属接头处的残余应

人学硕十学位论文

焊糊中可以加入增强相,如增强粒子、短维、晶须等,以构成复

在反应中产生用于焊接的能量,从而可以节约源:在某些高放热体系,可以达

可方便地进行

对于某些受焊母材的焊接,可采用与备母材工艺相似的接工,从而可使母材与焊料有很好的物理、化

焊接过程中的局部快速放热,可减小母材的热影响

免热敏感材料微观组织的坏,利于保持母材的

焊接是以反应所放出的热为温热源,以产物为焊

陶瓷与金属间成牢固连接的过程。可用来焊接同种和异型的难熔金属、例热材料、耐蚀氧化物陶瓷或非氧化物瓷和金属间化合。前焊接艺已成功地用于钼和钨、钼和石、钨和石墨、和不锈钢、石墨和

陶瓷/金属焊接先要解决预置焊料的高温反应热力学计算问题。利用电弧或辐射热焊料可以达到点火温度,焊料局部引燃后,生放热反应,此反放量高且集中,继续引燃其余焊料,在极短的时间内发生绝热燃并达最燃烧温度。这时燃

爆形式”,焊料由固.固态变成固液态,完成其内热量和的传递, 最后经冷却形成稳定的

根据燃烧波传递的方式,可

力式,而自蔓延又可分为稳态、非稳态两种方式,通过燃烧方式的研究可建立图,从论给出各个区域的边界,为实焊接工艺提供控制条

目,焊接基本处实验室研究阶段,对焊接机理研究尚不成熟, 主要研究工艺参数对焊件性能的影响。研究比较多的领域是用焊接工焊接异种材料,如陶与会。一个重要发展方向是利用该技术获得可在高温下使用的接件。俄、美、日、中等国家在

焊接界面结合强

焊缝隧反应陶瓷层的致密度:不管一焊接还是二武汉理一人学

论文

次焊接,应陶瓷层的致密度都直接影响陶瓷一金属连强度,对于一次焊接,受陶瓷部件是合成的,获得致密的反应陶瓷层是得到良好陶瓷一金属

亲合性:通界面互扩散或界面反应形成中『刨过渡层,改善反应物与受焊母材的亲合性,或通过形液相润湿包括物润和化学湿母材表面,达到连接的目。这主要受母焊接时的温度、母

接头区残余热应力:陶瓷和

陶瓷一会属连接头从连接温度到室温的过程中产生巨大残余应力。有一些实际接的研究结果表明,随着被连接的陶瓷与金之间热膨胀系数差的增,接头的度下降,或者是被连接金属的热膨系数与其弹模量乘增大,接头强度下

焊接陶瓷/金

陶瓷与金属之间的焊接异型材料焊接中,研究比较且具有明确用背景的领域。利用电弧或辐射加热陶瓷/属层中的焊料,使达到点火温度,焊料局部引燃后,产生放热反应。此反应放热量高且集,放出的热量续引燃其余焊料,在极短时间内发生绝热燃并达到最高燃烧温度。这时燃烧波迅速蔓延有时甚至是“爆形”,焊料由固?固态成固.态,完成其内部热量质量的

日本的等人?】利用接技术焊接了金

或陶瓷。利用化学计量的十或粉末作反应原料,预压成, 再两个圆片中,利用石墨套通电发热来引

和陶瓷,如图.所示。接压力为。反应后形

或.?的夹心结构。界面结合完整,并且都有反应过区。在和,的上下晃面一个厚度为”中间反应层,反应产物为,,..的抗拉强度为~,断

或反应层中接近片处:在的上界面有一个厚

的中间反应层,反应产

拉强度为 ,断裂发生在多孔的陶瓷内。汉理学硕十学位论文图.加压

....

刘建平等人】以粉、粉、粉原料,采用自蔓延高温合成焊术,通过给接件快速加压,制备了界面结合良好的/构件。为缓解面结合的残余热应力,并进一步制备了/梯度材料。先将、粉与粉按不同配比配制成混合粉,混合均匀后, 预压成%理论密左右的梯度压坯,将坯放置备好的铁片上,一置于自蔓延高温合成/快速加压反应装置内,通过点火剂引燃压坯的反,反放的大量热量传给金属片,使部分化,从而使基片与中间应物良好结

焊接工艺还可以焊接现成的陶瓷与金,即进行二次焊接。美国 .. 等人四采用、、、粉末构成梯度材

保护下,用墨模具在热压机上成功地焊接陶瓷与基高温合。焊接时加热升温至焊料反应,然后保温以便度料的反应能进行完全且焊缝区组织能得到充分发展,焊接后的

南昌航空工学的孙德超等人【以陶瓷与高温合金的焊接为研究目标,采用技术,在陶瓷和会属两母材之间以方式平铺多层 ,、、含量同的合粉米纯度高于%,通过混合粉在真空扩敝焊内反应.形成为金

的化学纠成力学性.能‘梯发变化的梯度过渡层。孙德超等人的究表叭采用热应力缓和型功能梯料作为梯度过层实现陶瓷与金属焊接的较好手段之 ,对缓和陶瓷与属界而处的热应力

汉理火学硕

爆”模式的技术可以成功地制取梯度过层,而实现陶瓷与会属的原

。的性质及其应用

在硼化物瓷中.因其性能优异而被作为最有希望广泛用的硼化物陶瓷。是六方晶型结构的准金构化合物,其完整晶体的结构数为.,.。如图.是晶体

结构中硼原子面钛原子面交替出现构成二维网状结构,其中以共价键相结合,多余的个电子形成大键。这种类似于石墨的硼原子层状构和外层电子构造定了有良好的导性和金属光泽,而硼原子面和钛原子间的?离键以一共价键决定了这种材

图晶体结构示意图

: :

.. 】

二硼化钛具有诸多优良性,故其用途十分广

在结构材料方面,由于其高的强度和硬度,用于制造硬质和金属压模,嘴,密封元件,金属切削工具等。同时可作为

添加剂,例如,采用颗粒强化的基复合材料已不广泛应用于航空,汽车行业中,其与增强的合会相比,这种材的刚讹和强度都有大

在功能材料方面,由于”具有与纯铁十?似的乜阻,是一种典型的半导体料,可作为发热体使用,比传统的或发体具 ?以上,并适用于

有更佳的果【】,且使用温度可达武汉理工人学硕士位论文的半导体性能也可用制造材料。采机材料为基体,掺入 %~%的末,可制成柔性材料【】。

性能和在过渡金属及轻金属熔体中具有良好的稳性,使金属蒸镀技术领域具有广泛的

可做成铝电解槽阴极涂层。美国公司研究结果表

普通电解槽相比,阴极电解生产率提高%~%,电

%~%,阴极电流分布均匀,

材料也是在塑性薄膜上制作空镀铝的蒸发皿材料的组成部分九”。材料对弹撞击产生的能量有良好的吸收性,并且硬度高,因而常用坦克等械的装甲材【“。在装甲材料的研究中,通过陶靶板的冲击失效机理分析,研究者发现陶瓷锥的成和破碎过程对于瓷装甲材料的抗弹性有着重要的影响。从理论上,可以从三个途径控制陶瓷锥的形成与破碎过程和提高陶瓷的侵切强度:提陶瓷板的断裂韧性;除陶瓷面内的原微缺陷微孔和微裂纹: 消面板与背

域所面临的共课题,国内外研究者对其进行了大量的研究,已取得了较人的果。本实验室吐三针对陶瓷进行了一系列研。在,助烧剂的究作中【”,过细化晶粒和提高产品致密度,使瓷抗弯强度达

“陶瓷有较大的提高。一金复合材料的抗弯强度

??。而通过一定艺将陶瓷面板和金属背板连接在一起,可以减小界面处的声阻差,提高装甲材的抗冲击性能。进一步利用梯度复合技术将复合装甲成陶瓷.金属梯度结构,让阻沿材料厚度陶瓷侧到会属侧逐渐增加,本征地消除了瓷合装甲中存的有声界面,从而将显著

此外,这种陶、金属问通过连接工艺形成的工程结构材料在新兴的高技术域有广泛的应用,例如将俐热俐磨、耐陶瓷应用到汽车和发动机二,用吖.物相容的耐磨陶瓷做金属椎替代物的包层。 .本课题的意义

一硼化钛具有熔

腐蚀性和抗氧化性好等优点,同州还具有良的导热性和导电性,从使其在温构材利、【刷磨、俐蚀利料以及电气材荆等领域

前景。但由于陶瓷围有的脆:,他其婴满足舶蛛严眦条件

还有相当火的困。用焊按疗法将陶瓷和龠腻迮拨住起制成削“ 温、抗腐蚀的结陶瓷,在航天航窄、装甲材判?儿白』一泛的用前景, 最近引起人的极大研究趣。但由于陶瓷的强共价键性、高熔点和化学惰,使统陶瓷.金属焊接工

都很难用于属连接制备陶瓷.金属结构材料,而技术利用燃烧反放出的热量,可使陶瓷与金属的表面现局部高温,有利触面的散,从而使陶瓷与金属连接在起,制备出具陶瓷与金属综合

本实验室对技术以硼化钛材料从理论和实践上都进行了较深入的探索。对陶瓷与金属、金的润湿性也进了一定的研究,得出在金属中,其中和对陶瓷的润湿性较它金属要好【?。关于陶与金的一次性焊接究已得出一些可观的结论。本课题有望利用已有果基础上,对瓷/掘进二次焊接,制出结合

.全文主要包括以下个方面的研究工

.采用热压烧结方法烧结瓷为提高其致密度

。,压

烧结温度,中掺有%%,其中烧绌温度为

力为条件,烧

.改变中间层组分以及采用不同的工艺制度制/焊,并对其进行宏观和微观测量

.改变中间层组分以及采用不同的工艺制制衍/焊接件, 其进行宏微观测量和分析,并对其焊接件进行力学性

实验

.母材和焊料层的选择则及陶瓷焊接的研究

因为结构材料的性能直接关系到构的强度和结构的可靠

时主要应考虑材料的热膨系数、塑性、弹性模量和导数等因素。先要选择两种材料陶瓷与金属具有适宜的热膨胀数,从室温到焊接材料熔化温度范围内膨胀系数绝对相匹配的陶瓷和金属是很难找到的,但经和材料成分的整,可获得令人满意陶会属。其次应选择具有较低屈服强度、高塑性的合金材料,可有效地减少焊接应力。三应证陶瓷具有高弹性模、高强和高的导热性。第四应虑陶瓷

在选择何种材料作为中间反应层形成

中间层与母材之间的物理棚?要『,?“展要仃合

膨胀系数,以减小

中间层与母材之间的化学相容陆要町,以悚北??层能渐陶瓷并减小两者问剧烈的化

中阳反应料本身的力学性能要好,以获得高的结合强度: 反料具有较烧结性能,以利于调整焊接温度和气氛,便

反应料要能够通过组成设计剪裁,得用于特定场合的特殊

能,如熔点、抗化性、抗腐蚀能力、密度和热膨胀系数等【一个良好的陶瓷接合是通过适当的工艺条件、选择合适的焊料以定的焊接方法得到组体。因此,的性能除了受到母材陶瓷和金属性和结构的制以,很大程度上取决于

方法,同时也受到焊工艺条件的影响。如焊接结合强度的大小,跟焊缝的显微结构、界面上应力分布以及接工艺有密切的关系。可以认为陶瓷接合体是一个受多种制约的综合一体,其性能显微构最终是这因素相互作用的结果。人们在这一领域的研究内容是统地探索和掌握些相关系,开发焊接性和材

武汉理。大学

展商叮靠性、简便实用的焊接方法,进行界面化学反应和界面显微结构的分目,以及对陶瓷接合体的性能进研究、评价和影恂素解释。合起来看,陶瓷接合体的性能估与结合条件、母材以及焊接方法存

对陶瓷接合体性能的评可以从力学性能、电学性、热学性能及化学性能等方面进行考虑。根据实际应用求,有些性能就显格外重要。对于结构陶瓷而言,陶瓷接合体的结合强度是首要的而且最重要的问 ,没有结合强度接头没任何实际意义。此,几乎在所有报道的结构陶瓷焊接研究中,结合强度这性能是评估的重。目前,对接的评价主要有如下法:抗弯

..实验原料

实验中使用的陶瓷,采用热烧结方法制备,烧结

?,保温时间为

/,硬度为,断裂韧性为

?“,三点弯

、、、粉均为市售的高粉纯度高于%,粒度

为:?, ,肛,“。

母材金属和盒属。

..实验方法

本论文采了通电加热和辐射加热两种加热方式的反应接。其中通电加热焊接是由一电流加样,加热可以很迅速,当断电可实现迅速冷却,冷却速

以上”。辐射加热

焊接通过模具辐射加热试样,加热和冷却的速度较。其示意图如图 .和图.示。幽.通热焊接示意划图.辐射加热

.、实验过程

热压烧结方法制备陶瓷,烧结温度为 ?,保温时间为小,牲个‘,的压力为,大小为直径? ,烧结气

将、、及、、粉按适当例混合成均匀焊料,

与的比例为:,粉与的比例按%和%

混合制备两种不同组分的中问层反应及粉与粉的比例按 %、%、%和%分别混合制备四种不同组分的中间

将会属埘材即棒平?棒加.成所尺、‘:直径为,长度

将待焊面加工成光滑平整的平面后,再分别丙酮乙醇进行超分钟,将表面清

声波清洗

将母材金属、中反应层和陶瓷装入石墨模具后,置于加热炉内。焊接前先加压至,炉内抽真空至左右。然后开始升温到设定值,使中间层进行反应,而陶瓷与金属接在一起。整个焊接过程的流程图下图.所示。武汉.学硕十学佗论文

.性能测试内容

中间反应层

用通电加热方法对不同组分的中阳反应层进烧结,其中烧结条件与相应的焊时

中间层反应料的差热分在德国热综合分析

进行。参比物为,称量,的量程为.,升温速

?/,保温小时,

显微硬度分析

对焊接件进行维式硬度测量,以比较中间层与两母的硬度。抗弯曲强度分析武汉理人学硕

采?点弯曲法测

抗剪切强度

剪剀法测量干

探纠进行显

材料的强微,々构研究采用电二探针测界的扩散情况及界面的结

射线衍射残

因热膨胀系数等物性参数不同,导致在焊接体中产生余应力,采用射线衍射测量界面处余力的大小。武汉理人学硕十学论文第三章焊接;:陶

/的润湿性

焊接

:/的润湿’生

金属与陶瓷的界面润湿性是一个重要的问题,它陶瓷/金属焊接接头界结构和接头强度有着重要的影响。润湿的研究有很悠久的历

提出了著名

。。 /?.

由。可知润湿的程度。当。时,液完浸润固体; 。时不浸

。时,部分浸润,随角下降,浸润的程度增

润湿性仅仅表示了液体与固体发生接触时的况,而并不能表示界面结合性。一个体系的两个组元可能有极好润湿性,但它们

很弱,如范德华物理键合形式。因良好的润湿性,只两个组可达到良好结合的必要条件,并非

润湿性的研究法可分为理论研究方法和实验研究方法,理论研究方一般有以下几种【。,”:量子化学法、宏观热力学方、计热力方法、动力学方法;常用的验研究方法有:滴法,微滴法,浸

量子化学方法通过研究会属/陶瓷界面电子结构和结合,从理论上计算界面能量。这是从微观出发研究界面结的一种方法。.在叭导建立了子化学的自洽场。多重散射法。前,运用咳法究陶瓷/金属界

张会咏等人采川自洽场离散分。方法四.。.,

、、、、等金属及其合

法的基本出发点仍然是方程,经单子道近似以后,将其变换为

原子、分子等多电子体的,方程【。再对

作用势能作统计均近似得到。方程。然后在位形空间选择一组分离的取样点,以相应的单子。方程的近似解确定误差函数,通过对误差函中的适当参数求变分,得误函数对所有取样点有极小值,从而得到久期方程,分子轨道能、函数。虽然.。.方法的

,但是.。.方

小的计算机空间,对计算机容量要求较低,更容易用以计算较大分子、簇及固体模型,计算速度也更快。同时,它的

、等半经验量子化学计算法。 .。.方法已

地应用于化学、固体物理、生物学等面,也适合于普地应用料科学研究之中。张会咏等人的计算

从纯态会属束看,对’相的润湿性略好于,

对的洞湿性

掺或以后,或列的润

。

对固相的润

.掺或以后,对的润湿无明显改善,仍然显

羞于或对的润湿性,而且差距更为明显。

法国的.等人用座滴法研

座滴法是润性的传统测量方法之一。通过将金属液滴置于瓷材料制成的衬底上,测量接角和液滴形状,就以评价其润湿性。认为润湿动力可能是由在

基体的接触角约为。~。,并观察到向基体晶粒

,表明对有较好的润湿。这在某种程度上预

固态和之间的界面结合将是牢固的,实际上,,座

倾向于在基体中破坏不是在界面上破

在多晶材料烧结过程中,如果出现了液相,则材料的晶界结构很大程度上是由液相对固相的润性所决定的。润的变化会导致不同的品界结构,当余对陶瓷品粒洞湿性很好时,金

陶瓷晶粒完全被涧;当金属对陶瓷晶粒的润湿性很差时,陶瓷三晶粒处形成孤岛状金属:在其它情况出现液相在陶瓷晶粒删渗不,润湿性的差异会导致渗不程度有所不司。图为/的微构,可看到属液相对陶瓷晶粒形成半包裹的结构,液相在晶帕不,对, 界的谱分结果显示界面非净,

理工大学硕

对有很好

图. /微观结构

:/的一

刘建平等人采用有限元分软件对/体系的温

应力场进行了数值计算。这种计方法的特点为:可考虑与温度相关的料特性包括潜;可定义与温度、时间相关的边界条件;应力分析用的单元与热导分析单元相容,具有同的有限元网格,热应力分析时可热导分析的后处理文件中将温度分析结果读入。计算得出下结果:反应层厚增加时,基片界面处温度高,温降的速率降低。随着反层厚度增加,以液相存在的时间延;由于基片温度升高要吸收大量的热量,导致金属瓷中沿厚度方向存在很大的温梯度;试轴向应力最大,而且集中在属陶瓷层

样的最大轴向力和最大剪切应力增加;试样中:金属陶瓷层与基片的界面合处径向边缘出现轴向应力和剪切应力的奇点,导致在这个域现应力集。梯度材料中轴向应力和剪切应力奇异点消失,力中的程度下降。并

件,结果表明,从侧向片侧进行扩散,以

中的粘结相和基片的粘接完

面结合良好;接头断裂时,断裂位置发生在层,不是界面处断裂。武汉理’人学硕

.实验、

将粉、粉和粉按适当比例合成均匀焊利,其

比例为:,粉与粉的比

备两种不同组分的料中间层,为了分析中问层反应产物的相组成,采用通电加热工分别对两种同组分的焊料层进行烧结,其中烧结条件与相应焊接条件相同;将两母材待焊加工光滑平整的面后,再分别用丙酮和乙醇进行超声波清洗;将片、中间层应和陶片依次装入石模具

,焊接过

优于

,实验装置如第

实验中所用的几种材料物性参数如表所

表.

、和的物理性能

、

材料

熔点?

密度/

热膨胀系数 .

.’× 。 .

热导率??? . .

一

比熬/? 电

?×。。

弹性模量 ?‘×

. .

泊松比一 .中间料层生成物的相

用法分析?层反应』“物

武汉理人学

含量分别为%和%。由图可见,、、混合粉末燃烧合反应生成物主要为和,着含量的增,衍射峰强度增加, 的衍射峰度降低。当含量为%时,

的出现可能是于混合粉中含量增加引起的,在燃烧合成过程中,、在液相中历了溶解和析出的过程,当含量增加时,、的扩散距离变大,可以的形式熔融液相中析出,此外,也有一些会固溶在中,或生少量的,这电会导

合成中阳

% %

..焊接实

焊接接头

图

为陶瓷/金属焊接试的宏观形貌分析和垂直于连接界咖处的元素线扫描分析,从图上可以看出,在瓷/中间层与中层/ 金属两界面之间存在有一定厚度的过渡区域。在陶瓷/中界面处从至右的含量逐渐加,在中阃层/金属面处从左至右“ 的含量不断减少,由此可说明在这两界元素之间分进行扩散形成过渡区,从使试样

. ?

图.,陶瓷/金属的连界面及元素的线分

...不同中间层含量焊接界面结合情况的

图.和图.分别为间层含量为%和%的焊接界面结合图,图为陶瓷/中间层,图为间层/。从中我们可得出, 中间层与两基体的界面已不明显,而在界面处产生了过渡现象,这表在两界面发生了扩散,陶瓷与金属通过中间焊料层已结在起。比较图见,间层中的含量为%时,

硕士学位论文

界面结合好于中间层中量为%时的界面结

图.中间层含量为%的焊接界面图 %

/ 耐

图..中间层含量

彻

/ /武汉理.人学

图 ?层含量为%焊接件界面元素

嘻

图.和图分别为中间层量为%和%的界面

定量分析图。从两图图中我们可以看出,中问层中有和元素, 这是从陶体层扩散过来的。两图图中,在会属基体里存

硕士学位论文

有元素,是中间的向金属片中扩散的结果。图.和图.的分析进一步说明了在两界面处生了扩教。比较图.和图.中各元素的分布情,可以得出,在图.中素扩散较图.的好。从而可证明在相同温度下,中间量为%时,面合好。 ...不同温

图.不同温度下的中间及界面结合情况

琵 ? ?

锄 ?

出图

可以看出,温度对焊接界面结合处育很人的响。上三个温度情况下,随温度

?.中问层组

固态形式存在变为以液态形式存,应地,从图右图中界

况图可以得出,当中间层出现液相时比没有液相出时的要好。因为液相的在不仅有利间层的致密化,而且有利于子的互扩散,从而有利

.射线衍射

因陶瓷与金属的热膨胀数、杨氏模量等性能上存在差异,使瓷与金属焊接时极易在焊接界面处产生残余应,使接合体的结合度降低。实际构件中的残余应力对其疲劳强度、抗应力腐蚀能力、尺寸稳性和使用寿有着十分重要的影。残余力是?种弹性应力,它与材料中局部区域存在的残余弹性应变相联系。它是材料』发了均匀的弹性形或均匀塑性变形的结果。残余力的大

残余应力的测试方法根据测试方法被测试什是否造成损坏,可将残余应力试方法分为有损测法和无损测试法两人类。者以机械方法为主,其原理是用机械加工的法将零件一部分除去,释部分或全部妓余应力并造成相应的位移变。在某些部位量测这些位移或应变,通过力学分析推算出存在的残余应力。机械法巾目前用得最多的是钻法。无试残余应力的方法大多属于理方法。这些方法的原理是利用材料残余应力状态引起的某种物理效应,建立起某?物理与残应或应变间的关系,过测定这物理量推出余应力来。物理方法中用得多的是射线

、用射线衍射分析技术来测材料中残余应力或外载

射线衍射应力析或射线应力测定。整个操作过程包括:对被测件表面做必要的理,仪器的调整,测试参数的选择,数据的采和处理,直到获应力。与其它多应力测定方法一样,它不是直接测应力,而是先量变,再借助与材料

在晶体材料,由于外力作用使材料内部产生弹性范围的应力时,晶体的晶格面间距值就会正比应力大小发生偏。用射线衍射法测出值的变化就可以出应力。图明划线测量原理

士学位论文

晶体无应力状态,试样面法线与品格面法线’重合:。。为晶体力状态,’的央角为。入射射线与面法线夹角为掣.,见

/。为『射线的衍射。改变试样面法线

格法线所成的角

的变化,就可用下式求得应力。。:暑

‖‘ ‖

式中为弹性模量:为泊松比:。为标准布格角:是决定于材料及测量波长

’

。

入射射线??,~衍射射线

圈

别线测堤原理图

唔

图

一甲图.. ~甲

压应力

出无应力

张应力

武汉理:人学

把测得的数据甲一按图作一甲图,以小二法求得斜率,再乘以即得

存余属与中叫层界面处,逐层去试样的表面层,从而可

力/癣“试样表【方阳的分机。此实验是在射线衍射仪上进行的,采用的?,爪为,电流为,扫描速度为。/。测得的结果

表 /焊接件

含量% 测量

残余应力。

. ?

. 一

. ~

注:图中负号表示

一

蛊一

蔓

一

测昔面距

图.残余应

培

图.为中问层含量为%时金属层与中间界面处的应力分布。从图中看出,其残余应力变化的规律是在距界面

汉理:【.人

逐渐增大,达到其最大张应力为,后又渐减小。由此可说明在

处出现最大张应力,在此离外的应力值均小

值。应力值大小与距界面的距离有,

.中间层含量为%时,反应产物为,当中

含量为%时,则为和。

通过中问层的反应可将陶

面处元素行扩散,界面结合处存在有一定厚度的过渡域。在相同温度下,中间层分含量不同,面结合情况不同。中间层含为%时,界面结合比中间层

.温度对界面结合会产生一

个不同温度下,中间层随温度的升高存在状态固态液态,液相的出现有利于界

.残余应力在距界面一定距离处先渐增大,达到其大张应 ,随后又逐渐减小。武汉瑚人学硕

第四章 :陶瓷与

钼具有极好的物理性能、化学性能和机械性能,使它成为玻璃加工、空航天和性电子部件广泛使用的材料。每年世界工业用纯钼

万磅。钼的热导率比热的组合使它成为耐热冲击和热疲劳部件的天然选择;它的高熔意味着钼在温下具有实用的机械性能:它的密度比其他难熔金属属钨和钽低得多,这表明的比度比钨和钽高,为要求减重应用场合带来实效;钼的较高导便其可用于热装。但钼的耐氧化差,与

时形成黄白色烟。陶瓷材料质量、

蚀性能好,可以作为抗冲击装甲车基、切削工具、拉丝模、压

层材料等。金属对陶瓷在温高于 ?以上的润湿

卜?,若

陶瓷结合在一起,使产品既有,陶的长处,又有属的优,其陶瓷与金属两者的性能可得到最

种材料的物理性能

、和的物理性能?

.、

。枕料

熔点?

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. .

泊松比武汉理人

实验

将粉、粉和粉按适当比例合成均匀焊料,其

比例为:,粉与粉的例按%、%、%和

分别混合,制备四种不同组分的中间反应层;为了分中间层反应产物的相组,采用通电热艺分别对四种不同组分的中间进行烧结,其中烧结条

金属的焊接性

201060407050铝

2010,36(2):l8,2O

5Inm厚7050铝合金拌摩擦焊接头在 490cc固溶处理1h,利用光学显微镜观察接头微观组织,接头焊核区组织的热稳定性.结果表明:焊核区的热稳性与焊接工艺参数有关,当以转速200r/rain,焊速20mtrt/ rain的参数焊接后,焊

焊后,接头焊核区部分晶粒出现常长大,热一机影响区与焊核区的交界面,焊核区根

金属的焊接性

20106041激光重熔Fe基合金火

采用金相微镜,扫电镜,X射线衍物相分析和显微硬度,耐磨性测定等试验段,研究了激光工艺参数以及回火温度对重的Fe基合金火焰喷焊织和性能的影响. 结表明,经激光重熔后,火喷焊层的组织明显细化.重

Fe及Cr23C6,Cr7C3,CrB,Fe3B,Fe2B,FeB

等强化相组成,重熔喷焊层的硬度明显高于原

火焰喷焊.在激光功相同的条件下,经速扫描的重熔喷焊层硬度高于经低速扫描的, 而二者经不同温度回火,都是在650oC×3 h回火的硬度达到最高.在耐磨性方面, 重熔喷焊好于原火焰喷焊层,经高扫描的重熔喷焊层好于经低速扫

20106042Al—Mg—Si6082台弧焊焊接接头的力学能与微观组织/汤小红…//焊接技术.

对3mm和10mm厚Al—Mg—Si6082 分别进行了11G焊和MIC焊,获得了成形好,表面裂纹,气孔和咬边等缺陷的焊接接头.研究了矾G焊和MIG焊时焊接接头不同区域的显微组织特征,过拉和度试验,分析了焊接接头的力学性能,并研究了 TIC焊和MIG焊时焊接接头拉伸断微观形貌.结果明,焊缝中心为细小的等轴, 近熔合线的焊缝区为柱状,而热影响现了无沉淀析出,且晶粒出现了不同程度地长大;MIC焊接头的拉强度和断伸长率均高于11G焊;焊接头的硬度焊缝中心呈对称分布,焊缝区的硬度几乎与母材相当. 20106043电子束焊钎焊合T形接头组织能析/昕…//接.

实现TA15钛台金T形接头的电子束焊一钎焊复合焊接.采用扫描电镜,能谱分析仪和x射

的微观组织形,元素成分和界面反应产物等进分析研究.并分别对复合焊接头和电子柬焊接头的弯曲性能行比较分析. 结果表明,在适当的工艺条件下,可以实现 TA15钛合金T形接头的电子束一钎焊合焊接.在电子束焊缝和钎焊缝的面处在 Cu,Ni元素的散界面反应.复合焊接头的塑性要优于子束

20106044新型高铝铜

2008,34(3):1—4

利用等离子喷焊技术在45钢表面制备新型高铜合金(Cu一14AI—X)喷焊层. 采用光学镜,场发射扫描电镜(SEM),电子探针显微分仪(EPMA),x射线衍射仪 (XRD)研究喷焊层金相组织特,宏硬度和显微硬度,喷层与基体的结合特点以及喷焊层形成

的重熔过具有快凝固的特征.在重晶过程中,富含Fe,Co等元素的点,高硬度相首先析出,在喷焊层中形硬质相,使得合金喷焊的宏观硬度和显微硬度较普通铜合金涂层高,宏观硬度高达261HV,显

20106045时效对Sn一3.8Ag一0.7Cu/Cu 焊料接头的组织和

//机械强度.

研究Sn一3.8Ag一0.7Cu/Cu焊料接头界面组织在150oC时效不同时间后的演变过程,对时不同时间的样进行抗拉强度测定,并在扫描电镜下进行动态拉伸原观察和拉伸断口的形貌观察.结果表明,Sn一3.8 Ag一0.7CLVCu焊料接头试样在焊后的界面上形成扇贝状的CuSn金属间化合物(inter. metalliccompound,IMC)层,随着时效时间的增加,界面IMC的厚度增加,cuSn扇柱变长粗,最离开界面层人焊料,时效480h 后在焊料和Cu6Sn界面析出Ag,Sn相.拉试验结果表明,焊料接头的强度在效初期略有增加,时48h后强度逐渐下降;动态拉伸结果表明,时效初裂发生在焊料基体内部,随着时时间增加,断裂发生位逐渐

20106046半导体激光钎焊Sn—Ag—Cu焊点的力学性能和显微组织分

选取同激钎焊工艺参数,利用半导体软钎焊系统对Sn—Ag—Cu无钎料在铜基板上进行了钎

Cu焊显微织中金属间化合物形成规律.结果表明,当激光钎焊时间选择为ls,激光输出功率38.3w时,焊点力学性能最

发生相应的变化

钎焊时,成的焊晶粒细小,避免了点内金属间化合物CuSn的过度生,此外还形成了厚度适中的金属间化合层.对比试验结果发现,光软钎焊方法比传统红再流焊所形成的金间化合物层更为平缓,能够获

20106047镁合金搅拌摩擦焊接头晶向和织构分析/徐卫平…//材

利用背散射电子衍射分析技(EBSD) 和取像显微分(OIM),通过定量测量变形镁合金AZSOA搅摩擦焊搭接头的焊核区晶粒取向和织构,探讨了搅拌摩擦焊焊核区成的微观过程.结果表明:AZ80A合金在搅拌摩擦焊过中,在性变形动态再结晶两种微观过程,导致焊核区所形成的晶粒织构密度不强,取向呈多样化的趋势;为再结晶细晶粒;焊核区,变形织构{1,一l,0, 4}<1,0,一1,0>略偏离向20.,且随板方向向下越来越强,同时再结晶取向越来越多;焊核区晶继承了母材中{1,一1,0,4} <1,0,一1,0>形织构,在焊核区所发生的动态再结晶含有一定程度的位再结晶. 20106048倒装陶封装失效模式分及效机研任春岭…//电子

随着封装技

泛的应用,倒装的研究也越来越广入. 阐述了倒装焊封装的失效式,主要有焊点疲劳失效,填充胶分层开裂失效,电迁移失效,腐蚀失效,机力失效等.并分析了陶瓷基板倒装焊温度循环试验后的失效模式,陶瓷倒装封装失效的机理主是倒芯片焊点与 UBM界面属间化合物应力开裂失效.根据失效机理分析,进行陶倒装焊工艺优化改进,试验

20106049X65管线钢焊接

针对长输管线钢在输油过中焊接接头腐蚀严重的况,分别采用PAW焊打底+ MAG焊填充,盖面以TIC焊底+MAG焊填充,盖面的方法对国产X65管线钢进行焊接,并将所得到的接头与X65管线钢上的 SAW头行比较.对比3种焊接方法所得到的接头在显微组织,硬度上的差别,并通过三电极电化究方法和SSCC验,评价了不同焊接接头的腐蚀能.结果表明,采用 PAW焊打底的接头织均匀细小,SSCC 敏感性最低,耐蚀性能最好;TIG焊打的焊接接显微组织与母材相近,耐蚀性能稍差 PAW焊打底的接接头;而SAW焊的接头晶粒较粗大,裂纹敏稍高,耐蚀性能最差. 20106050HSA340强度激光拼焊焊缝

.一2008,15(5):l63—167

选取1.5mm2.0mm厚度的HSA340 高强度钢进行激光拼,焊后对焊接接头进行金相检验及微观硬度测试,分析了焊缝,母材及热影区组织特性;对焊后试样进行拉伸试验,分析了高强度钢激光拼焊的单拉特 ,并结合拼焊板的观织,详细阐述了伸性焊接组织的关系.结果表明,拼焊板焊接热影区的微特性,决定了该区域具有良的力性能;提高焊缝中的针状铁素体含量,可提高试拉伸性;焊缝中马氏体存 ,提高

20106051变形温度对焊件显微组织与拉伸性能的影响/谭立

2010,17(3):158,161

异种合金焊接件在空工业中显示出巨的应用潜力.针对线性摩擦焊的Ti:A1Nb/ TCI1焊件接头抗拉强度低和塑性差的特点, 对其进行热变形,研究变温对焊件接头显微组织与拉伸性能的影响.结果表明,在温度 950?形后,焊件温拉伸时在Ti:AINb合金侧出现脆性裂;在温1010?变后, 母材TC11台金显微组织严粗化,焊在室温下表现出一定的强度,是塑性差;当在温度980oC变形时.焊件不仅具有较高强度,也表现出好的韧,这与所观察

20106052Co7l8高温合金钎焊工艺研

程建平…//真空.一2010,47(3):31,34 对于高温合金,把金元素及化合物充分固溶于基体内,才能获得良好的高温性能.介绍了INC0718温金的应用及工艺特点, 并对该材料的焊接性能进行了深入的研究分析,总结出高温金表面氧化问题,钎焊循环的影响,钎料与焊金属的影响,焊间隙和钎料量的多少,钎焊温度的影以及真钎焊设备的性能,都将直接决定INC0718 高温合金钎焊接头的焊接质.阐述了高温合表面氧问题的勰和不同号的钎料对

焊接接头的强度

20106053蜂窝夹套结构焊接

焊由于蜂窝套焊缝受力情较复杂,接部位经常出现缝开裂引起泄漏,焊接残余应力是重要的影响因素之一.运用大有元分析软件ABAQUS的热一力耦合功能,对 304不锈蜂窝夹套的塞和填角焊丽种焊接方式有限元模拟,得到了这两种焊接接头残余力分布情况.结果表明,塞焊接方式的蜂窝夹套焊缝处的残余应力大

金属的焊接性

金属的焊性韧性着下降,发生严脆化;经过1200?二次热循环作用时最好,断口形貌为韧窝状.一次热循环峰温度800?作用后,再1300?的二次峰温度作用,其冲击韧性远低于母材,发生严重脆化,

20081022厚板焊接温度析解分析/王晓军…// 兰理工大学.一2007,33(4):27~30 分析讨论厚板焊接时稳温度场的解析解,通过实例,应用工具软件OriginMatbematica精确焊缝熔池的外形尺寸,图表示焊接接头不同截面,不同位置的温分布和温线分布.整个过程简单了,没有数值计算的繁琐,可以为厚板焊接接头温度场算和焊缝熔池尺

20081023焊接热循环对X80管钢粗晶区组织性能的影响//刘

采用焊接热模试验和冲击试,研究了X80管线钢接热循环对粗晶区组织性能的影响.结果表明,当焊接热输人2OkJ/cm时,其热影响区粗晶区可获得最佳的性水平,原因是产生了位向分布的针状铁素,它可作为XS0管线钢埋弧焊的推荐接范.在较高的焊接热输下,X80管线钢的韧性降低,此时已开始现对

20081024热输入对TCS不锈钢焊

针对新铁路辆用TCS铁素体不锈钢,研究了热输其焊接热影响区粗晶区组织征的影响, 并以

20081025

热

国内有献报道,用电火花表面堆焊技术精密修复失重型失效零,但对其表面堆焊温度场,应力场的模拟并未系统研,运用有限元软件ANSYS对电火

型,进行焊过程模拟,计算出了温度场,残余力场的分布及残余变形的状况.二维计算得到的应数值范围是一9,7.MPa,三维计算得到的应力值范围是12,52MPa,对二维模型进行残余变形分析,计算到最大变形为0.861E一6m,证明了电火花堆焊这种精

金属的焊接性

20081026焊针状铁素体中温转机制的热力学分析/许晓锋…//焊接.2007,28(5):61~64 基于相变形成氏体贫碳区的特,采用 KRC活度模型超组元算法,分别建立了Fe-C-X系微合金焊缝针

转变的两种相变力学模型,并针种微合金钢成分进行了数值计结果表明,贫碳区成分不同而表现出不同的相变机制倾向.当奥氏体贫碳区C素含量较高,焊缝针状铁素体扩散模型的相变驱动力较大;而贫区C元素量较低时,切变模的变驱动力又稍大些;碳区C元素含量为零的极限条件下,两模型相变驱力相等.两种模型的相变驱力均有相同的变化规律,郎随着奥氏体贫碳区 C元含量的低而增加,随着变温度的降

20081027激-等离子弧复合焊温度值模拟/李志宁…//焊接.一2007,28(6):29~33 利用峰值热流随深度衰减的高斯体热源与高斯面热源相结合的方法,建立了光一子弧复合焊三维运动热源模型,重点考虑了由热源间距引起的激光束与等离子间相互作用对热模型的影响. 基于所立的源模型对2ram厚1420铝锂板的激光一离子弧复合焊接温度场进行了有限元分析,得了不同热间距条件下焊接区域的温度场布.果表明,仿真结果与试验结果相符合,证明了该热型是反映了客观实际.此工作于激光一弧复合焊传热及工艺研

20081028Mg/'A!异种材料焊界面组织结构及力学性能/

Mg/A1扩

(MgzA1a相),中间扩散层(MgAJ相),镁板侧过渡层 (Mg3A12相)组成.SEM观察分析表明,在界面铝板侧扩散层与中间扩散之间存在一定的散空洞,不利于获得接头性能优良的扩散焊接头.随着加热温度的升界面抗剪强度呈现先增大后降低的趋势,当加热温度475?,保温时间60min及力0.081MPa 时,接头可达到最大抗剪强度18.94MPa.接头界面扩散区的显微硬度范围为260,350HM,明显存个不同硬度分布区,随着热温度的提高,扩散的显微硬度及扩区宽度也应增加.图4表3参7 20081029H1Cr24Ni13堆焊Q235A钢熔区组织性能研究/王能利…//热加工工艺.-2007,36(7):7,9 用TIG方法HlCr24Ni13奥氏体不锈钢焊丝,对Q235A行焊工.通过金相,扫描电镜 (SEM)和能谱(EDS),以及显微硬度等方,分析了堆焊接头熔合区的显微织及性能.结果表,焊接电流的变化对熔区金相织和接头性能造影响,显微硬度受

2008103040Or/QCrO.5

40Cr钢激光表面淬处理后,与QCr0.5在 56.6,84.9MPa预压应力下,加热至750,800?, 保温7.5min,经l2O,180S短压接即可实高质量的固态焊接.接头区组织,成分,显微硬度的观测表,焊接过程中发生C原从40Cr侧向 QCr0.5侧

扩散.激光火组织的超细化,淬火组织在焊加热过程中的扩散型相变,以及预力下的塑性变形均为原

20081031双相钢电阻点焊

针对双相钢电点焊过程焊接工窗口窄,易出现熔核断裂问题,通过焊点力学性能与微观金相试验,研究了不同焊接工艺参变时对双相钢焊点质量的影响规律,建立其焊接工艺窗,分析了相钢熔核断裂成及焊接参数对熔核断影响规律. 研究表明,对于一定板厚试件,界熔核直径将是决定双钢焊接头是否出现熔核断裂的重要参数之一,并给

20081032锂合金的焊缝组织裂敏感性研究/ 李小飞…//航材料.-2007,27(3):55,59 采用横向变拘束试验,研究铝锂合金(A金)和 2024合金的焊接热裂纹敏感性;并对焊缝组织进行分析,探讨它对两合金焊接开裂倾向的响.结果表明,A金焊缝组柱状枝晶,焊缝与热影响区之间由于非均匀形而形成细等轴晶粒区域 (EQZ),2024合金焊缝为联生结晶的胞状枝晶组织.两种合金焊组织的异造成A金有更的焊接热

20081033船高强度钢结构低环境下焊接冷裂纹的防止/F]寅//造术.一2007(3):42~43 针对用高强钢的焊接冶金特低温环境对出现焊接裂纹的影响进行了分析,而提出了在低温环境下焊接

20081034耐热镍合金焊接时热裂纹的形成[

根据文献料研了耐热合金焊接热裂纹的形成机理.提出了解释形成的能量观点,它主要基于焊应力,合金的抗张弛性,在某种程度上也取于焊缝和近缝区的变

20081035高速切削钢摩擦焊时"闪光环"缺陷

提出了"闪光"缺陷的形成理和描述高速切削钢摩焊时金属在焊接接头接触区和近接触区变形过程的数字模型.实,缺陷在焊接接头的分布取决于金属在接触区塑性变的分布征.研制了高速切削钢的摩擦焊工艺,于采用了特殊结构的镦缩压模,从而证获无典型缺陷的焊接接头.在制的最后阶段,塑性变形阻力超过高速削钢

200810366063铝合金真空钎焊气淬接头组织和力 5

学性能/宁…//接.一2007(8):28,30,44 对6063铝合金进行了真空钎焊及气淬工艺试验.研究热循环过中固溶温度,气压强,时效时间等对母抗拉强度,以及焊缝接头剪强度和显徽硬度的影响.

=540?,t=9h为优艺是可行的,P一0.12MPa,丁

化工艺参数.根

足够的冷却速度,母材抗拉强度低于200MPa. 气淬时可以提高焊缝剪切强度,母材晶粒内部有明显的析出强化相Mg:Si.淬后的母材及焊缝的显微硬度明显高于焊后未气淬的试件,接头显微度测试结果显:缝中心处硬度值最高,142HV, 远离焊缝处硬度值逐步减.图83参3 20081037激光击处理对304不锈钢力学性能的影响/马

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选用不同涂层对304不锈钢板材激击处理, 研究了自主研制的硅乙脂涂层与几种常用吸收涂层对304不锈钢的硬度和表面残余应力等冲击力学性的影响.结果表明,在激光冲击过程中,黑漆涂层,铝箔涂层和硅乙脂黑漆涂都能有效提高激光冲试样的表面硬度,激光连击后,在304不锈钢试件表面能形成1mm的硬化层,其表面硬度最大到240HV;随激光功率密度的增强,其表面硬度逐渐增强;其面残余力也随着光功率度的增加

20081038AIzO3陶瓷/AgCuTi/可伐合金钎焊接头力

为实现AJz0.陶瓷与伐合金的可靠连接,分影响接头力学性能的因素,测试了A1:0.陶瓷/ AgCuTi/可伐合金钎焊接头的抗剪强度,通过学显微镜,SEM及EDS对断形貌,成分进行分析,确定了裂路.研究表明,钎焊度

时,断裂大分发生在A1z0.陶瓷/钎料界面处,小部分发生在界面中的TiFez,TiNi3金属问化层. 钎焊温度升高,保温时间延长时,界面上出现大量 TiFe2,TiN金属间化合物,界面性能弱化,断裂发生在TiFe2,TIN金属间化合物,成A1z0.陶瓷/ AgCuTi/可伐

200810399CP1.8W-0.5Mo-V-Nb耐热钢焊接接头的组织和性能/伍光凤…/,热加工工艺.一2007,36 (7):22,24

研究了9Or1.8W一0.5Mo—V一b耐热钢焊接头的成分,显微组织及性能.结果表明:该耐热钢采用钨极焊打底+焊条电弧焊盖面的焊接工艺可获得良好的接接头;缝区的显微组为回火板条马氏体,区域有少量的6铁素体,与母材正火+回火的显微组织类似,但晶相粗大;热影响区的显微组织主要为回火

20081040fs,5对ASMESA213-T92钢模拟焊接热影响区微组织和性能的影响[英-_吴军…//China Welding.一2007,16(3):36~40 利用焊接热模拟研究了ASMESA213一T92钢 1350~C焊接热影响区的冲击韧性,微观硬度t 之闻的关系,结果明,随ts,s增加,焊接影响区的微观硬度先增加后减小,而冲韧性呈现反的变化趋势.析出物在基体中分布形对焊接热影响区的冲击韧性有很大影,当ts,s为40时,呈状分布的出物导热影响区的冲

2008104118?8奥氏体不锈钢焊接接头腐蚀的评定及控制/林云//理化检

介绍了18—8氏体不锈钢焊件焊接接头抗晶间腐蚀能力的检验评定方法,对焊接接头晶问腐蚀原因进行了分析,阐述在焊接过程中的主要面实施的有效控

焊接接头的强度

20081042活化钼一锰法连接高AI:陶瓷/不锈钢/刘桂武…//稀有金属材料与工

920,923

采用活钼一锰线,使用72Ag28Cu(质量分数, 下同)制备了高纯A1z0.陶瓷/不钢接头.利用SEM金属化陶瓷的显微构,元素分布进行

各种金属的焊接

大部金均可利用一种或多种焊接方法连接。焊接性好的金属的可焊厚范围非常宽，从最薄的板

这类金可各种焊接位置下进行焊接，如图1-3所示。难焊金属需要采用根据具体情而开发的特殊焊接技术和工

某些金属不能用任焊接方法进行连接。面的有关章节中将给出各种金属材的性能数据，如熔点、密度、热导率、抗拉强度及塑性。这些性能数据可用于衡量金属料焊接难易程度。一种金属是否可用作焊接结构材料取决于它的物理性能、学性能、地储量及体格。储量富且度高的金属适合作焊接结料。图1-4按美国年产量列出了几种常用金属材所占的比。图中的数据可能有误导作用，因为美使用的许多金属是靠进口的，不过，这些数据仍然是非重要的，因为从中了解各材料的相对

金属的焊接性

一、金属焊接性

1. 概念：金属焊接性就是金否能适应焊接加工而形成完整的、具备一定使

含义：一是金属在焊接加工中是容易形成缺陷；二是焊成的接头在一定的使

评价标准：如果某金属采用简单的焊工艺就可获得优质焊接接头并且具有良好用性能或满足技术条件的要求，就称其焊性好；果只有采用特殊焊接工艺才能不出缺陷，者焊接热过程会使接头影响区性能显著变坏以至不能

1）材料因素

材料是用制造结构的金属材料及焊接所消耗材料。前者称为母材或基本金属，即焊金属。后者称为焊接材料

材料因素包括学成分、冶炼轧态、热处理状态、组织状态力学性能等。其中化学成分(包括杂质的分布与含量) 是主要的影因。碳对钢的焊接性影响最大。含碳量越高，焊接热影响区淬硬倾向大，焊接裂纹的感越大。也就是说，含越高焊接性越差。除碳外钢中的一些杂如氧、、磷、氢、氮以及合金钢常的合金元素锰、铬、钴、铜、硅、钼、钛、铌、钒、

若焊材选择不当或成分不合格，焊时也会出现裂纹、气孔等缺陷，甚至会使接头的强度、

2）设计因素

设计因素指焊接结使用中的安全性不受到材料的影响而且在很大程度上还受到结构的影响。例如结构刚度过大或过小，断面突然化，焊接头的缺口效应，的焊缝体积以及过于密集焊缝数量，都会不同程度地起应力集中，造成多向应力状态

3）工艺因素

工艺因素括施焊法(如手工焊、埋焊、气体保护焊等) 、焊接工艺(包接规范参数、焊接材料、预热、后热、配焊接顺序) 和焊后热等。在结构材料和焊接料选择正确、结构设合理的情况下工艺因素是对结

4）使用因素

使用因指焊接构的工作温度、负荷条件(动载、静载、冲击、等) 和工作环境(化工区、海及腐蚀介质等) 。般来讲环境温度越钢结构越易发生

二、如何

（一）从

1. 化学成分

1）碳当量法

钢材的各种元素，碳对

按照相于若含碳量折合并迭加起来，求得所谓的“当量”(Ceq ) ，C eq 值的

碳当量式有考虑元素之间的交互作用，也没有板厚、结构拘束度、焊接艺、含氢量等素的影响。因而用碳当量评价

2）焊

除碳当量外，

金属熔点、导热系数、密度、胀系数、热容量等因素、都对热循环、熔化、

铝、合与氧的亲和力较强，在焊温下极易氧化因而需要采取较可靠的保护方法，如：

主要分热裂纹倾向。依照成分范围，找相图，可知道结晶范围，脆性温度区间的大小，是否

5. 利用CCT 图或SHCCT 图分析

（二）从

1. 热源特点

各种接法所采用的热源在功率、能量度、最高加热温度等方面有很大的别，使金属在不同工艺

电渣：率很大，能量密度很低，最加热温度也不高，加热缓慢，高温停留时间长，焊接热

电子焊、激光焊：功率小、能密度高、加热迅速、高温停留时间段、热影

2. 保护方法

保护方法是否

3. 热循环的控制

正确选择焊

预热、缓

4. 其它工艺因素

彻底清

焊接材料处理、烘

合理安排焊接顺序

正确制定焊接规范

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