TA2/5083异种合金电弧熔钎焊接头组织和性能研究

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作者 廖志谦 雷小伟 +7 位作者 胡伟民 马照伟 余巍 路全彬 常云峰 方乃文 于华 林三宝 《精密成形工程》 北大核心 2025年第4期234-242,共9页

目的研究钛铝异种合金电弧熔钎焊接头微观组织与力学性能的分布特征,分析电弧熔钎焊在钛铝异种合金连接中的可行性与优势。方法采用5183焊丝和交流TIG电弧优化焊接工艺,以较低的热输入实现钛铝异种合金的熔钎焊连接,利用光学显微镜与扫... 目的研究钛铝异种合金电弧熔钎焊接头微观组织与力学性能的分布特征,分析电弧熔钎焊在钛铝异种合金连接中的可行性与优势。方法采用5183焊丝和交流TIG电弧优化焊接工艺,以较低的热输入实现钛铝异种合金的熔钎焊连接,利用光学显微镜与扫描电子显微镜,对焊接接头的微观结构进行详细分析,并对焊接接头进行显微硬度测试与拉伸性能测试。结果采用TIG熔钎焊可以获得满足NB/T 47013Ⅱ级要求的焊接接头。熔钎焊接头的Ti/Al界面处形成了锯齿状金属间化合物层,厚度为1.6~3.4μm,成分主要为TiAl3和AlTi3;接头平均拉伸强度为127 MPa,断裂位置位于铝合金熔合线附近。结论金属间化合物层并未对接头强度造成不良影响,焊缝的平均硬度高于铝合金母材及其热影响区硬度,采用电弧熔钎焊技术进行钛铝异种合金焊接,能够获得组织性能较好的焊接接头。 展开更多

关键词 钛/铝异种合金 电弧焊 熔钎焊 显微组织 力学性能

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面向重型水轮机的高强韧焊接材料及技术研究进展

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作者 王星星 王远航 +15 位作者 卢一凡 石如星 刘怀亮 彭岩 凌自成 张雷 陈小明 潘昆明 耿在明 张雷 马怀立 杨杰 王威 土比木乃 赵永军 王文德 《精密成形工程》 北大核心 2025年第3期19-30,共12页

重型水轮机作为水电机组的核心部件,其性能和可靠性直接关系到水电机组的稳定运行与长效发挥。焊接工艺在水轮机制造中起着关键作用,焊接材料的正确选用直接决定了水轮机的服役可靠性。随着水电技术的不断发展以及对大规模、高效率水电... 重型水轮机作为水电机组的核心部件,其性能和可靠性直接关系到水电机组的稳定运行与长效发挥。焊接工艺在水轮机制造中起着关键作用,焊接材料的正确选用直接决定了水轮机的服役可靠性。随着水电技术的不断发展以及对大规模、高效率水电机组的需求日益增长,水轮机所需材料的性能标准也在不断提高。在高水头、大容量水电机组中,水轮机承受着极大的机械载荷与恶劣的工作环境,因此对焊接材料的强度、韧性及耐腐蚀性能提出了更严苛的要求。本文综述了重型水轮机高强韧焊接材料的研究进展,针对转轮、导叶及蜗壳等关键部件在高水头、大容量水电机组中的应用特点,探讨了制造过程中焊接材料及技术的关键问题。系统分析了重型水轮机用马氏体不锈钢、高强钢及复合材料研究领域的国内外动态,重点关注了锻焊结合、增材制造及表面强化等新技术,提出了优化焊接材料强度、韧性和耐腐蚀性能的全生命周期制造策略,旨在优化焊接材料的综合性能,确保水轮机在各种工作条件下的可靠性与长期稳定运行。 展开更多

关键词 水电机组 水轮机 焊接 增材制造 表面强化 马氏体不锈钢

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表面复合强化对18CrNiMo7-6渗碳齿轮钢表面完整性的影响研究

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作者 王振 孙浩 +3 位作者 崔义龙 李林艳 王涛 韩家宝 《机械强度》 北大核心 2025年第8期36-47,共12页

喷丸强化工艺广泛应用于齿轮等基础零部件的制造过程,其自身局限性限制了工件表面完整性的提升。为进一步提升工件表面完整性,采用数值模拟与试验相结合的方法,研究二次喷丸、喷丸-超声滚压这2种表面复合强化工艺对18CrNiMo7-6渗碳齿轮... 喷丸强化工艺广泛应用于齿轮等基础零部件的制造过程,其自身局限性限制了工件表面完整性的提升。为进一步提升工件表面完整性,采用数值模拟与试验相结合的方法,研究二次喷丸、喷丸-超声滚压这2种表面复合强化工艺对18CrNiMo7-6渗碳齿轮钢试样表面完整性的影响效果,主要分析两种复合强化工艺对喷丸强化试样表面完整性的改善效果。结果表明,二次喷丸强化试样残余压应力最大值为1359.56 MPa,位于0.08 mm的深度位置。喷丸-超声滚压强化试样残余压应力最大值为1329.05 MPa,位于0.25 mm的深度位置。相较于单次喷丸强化试样,二次喷丸强化试样和喷丸-超声滚压强化试样,表面粗糙度分别下降29.42%、62.76%,表面显微硬度分别提升8.70%、17.60%,表面节点残余压应力值标准差分别下降23.36%、89.50%。喷丸-超声滚压强化工艺在提升试样表面硬度、残余应力层厚度和残余压应力均匀性以及降低表面粗糙度等方面效果更显著,能够有效改善喷丸强化试样的表面完整性。 展开更多

关键词 18CrNiMo7‑6钢 喷丸 超声滚压 表面完整性

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Ti-Zr-Cu-Ni钎料钎焊TA2钛合金的界面组织和拉伸强度研究

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作者 刘全明 肖俊峰 +5 位作者 唐文书 高松 孙华为 秦建 程亚芳 龙伟民 《精密成形工程》 北大核心 2025年第6期36-45,共10页

目的通过自制Ti-Zr-Cu-Ni钎料实现TA2钛合金钎焊连接,研究Ti-Zr-Cu-Ni钎料合金组织特征、接头界面组织、熔蚀特性及拉伸强度,为燃机损伤部件钎焊修复用钛基钎料及钎焊工艺研发提供理论支撑。方法采用SEM、XRD分析了钎料及钎焊接头的组织... 目的通过自制Ti-Zr-Cu-Ni钎料实现TA2钛合金钎焊连接,研究Ti-Zr-Cu-Ni钎料合金组织特征、接头界面组织、熔蚀特性及拉伸强度,为燃机损伤部件钎焊修复用钛基钎料及钎焊工艺研发提供理论支撑。方法采用SEM、XRD分析了钎料及钎焊接头的组织,研究了钎料类型对接头拉伸性能的影响。结果降低钎料中Cu、Ni的含量并添加Sn或V元素后,(Ti、Zr)固溶体相尺寸减小;Sn、V更倾向于与Ti、Zr结合形成复杂的晶体相并向(Ti、Zr)固溶体中汇集,元素扩散区深度减小,晶间渗入距离未见变化;引入5.0%(质量分数)Sn、1.5%(质量分数)V后,接头拉伸强度分别为300.6 MPa和302.7 MPa;非晶钎料无明显晶体相,晶间渗入距离明显增大,接头拉伸强度为267.0 MPa。结论钎焊接头界面为完全反应型结构,当钎料中引入5.0%Sn、1.5%V后,拉伸强度小幅降低,非晶钎料钎焊接头拉伸强度大幅降低,塑性指标均有所提升。少量微元素形成的晶体相对接头强度影响有限,非晶钎料钎焊界面冶金反应充分,形成更多脆性相,导致接头强度大幅下降。添加Sn或V后,分别在接头组织中形成Ti_(2)Sn_(3)、Ti_(6)Sn_(5)、Zr_(5)Sn_(3)或Ni_(3)VZr_(2)、NiV_(3)、Ni_(2)V等晶体相,可改善接头塑性。 展开更多

关键词 Ti-Zr-Cu-Ni钎料 钎料组织 TA2钛合金 钎焊界面组织 接头拉伸强度

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基于AgMn钎料的Ti2AlNb合金与GH536镍基合金的钎焊工艺与性能研究

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作者 李银 周雨萌 +3 位作者 张瑜 郭伟 龙伟民 张雷 《精密成形工程》 北大核心 2025年第6期56-65,共10页

目的探讨银基钎料(AgMn)对Ti2AlNb合金和GH536镍基高温合金钎焊连接性能的影响机制,分析钎焊接头的微观组织、反应产物及力学性能,评估焊接工艺对接头性能的影响。方法采用AgMn对Ti2AlNb合金和GH536高温合金进行钎焊实验,焊接温度设定为... 目的探讨银基钎料(AgMn)对Ti2AlNb合金和GH536镍基高温合金钎焊连接性能的影响机制,分析钎焊接头的微观组织、反应产物及力学性能,评估焊接工艺对接头性能的影响。方法采用AgMn对Ti2AlNb合金和GH536高温合金进行钎焊实验,焊接温度设定为960~1020℃,保温时间为5~30 min。通过光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)以及X射线衍射(XRD)等手段表征焊接接头的微观组织与物相组成,并通过显微硬度和剪切强度测试评估接头的力学性能。结果随着焊接温度和保温时间的增加,母材侧的扩散影响区和界面反应层宽度增加,钎焊接头钎缝中Ag层的宽度逐渐减小。当焊接温度为960℃、保温时间为20 min时,接头的最大室温抗剪强度为176.9 MPa。接头的断裂发生在Ti_(2)AlNb合金侧界面反应区,断裂位置为β-Ti层,该层是接头中硬度最高的区域,断裂方式为脆性断裂。结论AgMn银基钎料可有效实现Ti_(2)AlNb合金与GH536合金的钎焊连接,且钎焊接头的力学性能受焊接温度和保温时间的显著影响。通过控制焊接工艺参数,可以获得强度较高且无明显缺陷的接头。 展开更多

关键词 钎焊 Ti2AlNb合金 镍基高温合金 微观组织 力学性能

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银铜复合带在低过载电流下沿界面分断的失效机理研究 被引量：1

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作者 张陕南 侯江涛 +3 位作者 沈元勋 钟素娟 秦建 龙伟民 《材料导报》 北大核心 2025年第9期132-136,共5页

银铜复合带以铜代银,相较于纯银熔体材料节银降本,且满足大功率、高低压电路的熔断保护需求,是新一代熔断器用熔体材料,具有广阔的市场应用前景。针对复合带材低过载电流下沿Ag/Cu界面分断,而非纯银狭径处分断的非正常失效现象,通过研... 银铜复合带以铜代银,相较于纯银熔体材料节银降本,且满足大功率、高低压电路的熔断保护需求,是新一代熔断器用熔体材料,具有广阔的市场应用前景。针对复合带材低过载电流下沿Ag/Cu界面分断,而非纯银狭径处分断的非正常失效现象,通过研究不同折弯工艺下,折弯前后及低过载电流测试前后的界面组织演变、元素分布及电性能变化规律,揭示了银铜复合带异常分断失效模式及机理。结果表明,折弯工艺会影响复合带分断失效模式,折痕位于Ag/Cu界面时,局部应力会使Ag/Cu界面处产生微裂纹。当低过载电流通过带材时,在界面表层集肤效应的作用下,微裂纹的存在使得局部电阻升高而引起热量快速积聚,铜原子沿着界面向银侧大量扩散,并形成了大尺寸的低熔点银铜共晶组织区,具有较低分断条件,另外由于银、铜原子扩散速率的差异,极易形成大量Kirkendall空洞,并进一步扩展形成大的“陨坑”状结构,贯穿带材造成破坏,从而引起带材沿着Ag/Cu界面分断非正常失效。 展开更多

关键词 银铜复合带 熔体材料 组织演变 银铜共晶 分断机理

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离子注入氮工艺对渗碳淬火齿轮弯曲疲劳强度的影响研究

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作者 张伟 贾华坡 +3 位作者 关荣鑫 王晓鹏 马骋天 徐要伟 《机械强度》 北大核心 2025年第8期91-100,共10页

为了优化齿轮表面改性工艺,研究了离子注入氮工艺对渗碳淬火齿轮弯曲疲劳强度的影响。以低碳合金钢18CrNiMo7-6渗碳淬火齿轮为基体,通过射频等离子体辅助离子注入系统进行氮离子注入处理,系统对比了离子注入齿轮与未注入齿轮的齿根金相... 为了优化齿轮表面改性工艺,研究了离子注入氮工艺对渗碳淬火齿轮弯曲疲劳强度的影响。以低碳合金钢18CrNiMo7-6渗碳淬火齿轮为基体,通过射频等离子体辅助离子注入系统进行氮离子注入处理,系统对比了离子注入齿轮与未注入齿轮的齿根金相组织、硬度梯度、残余应力分布及弯曲疲劳性能。结果表明,离子注入氮工艺使得齿根硬度由695 HV0.1提升至780 HV0.1,增幅12.2%;硬化层深度由1.50 mm减少到1.41 mm,降低了6.0%;表面残余应力由-400 MPa减小到-286 MPa,降低了28.5%。基于弯曲疲劳试验拟合的R-S-N方程,在99%可靠度下,离子注入齿轮的疲劳寿命仅为对照齿轮的12.3%~19.3%,且失效模式以脆性断裂为主,裂纹扩展速率加快。研究表明,离子注入氮虽可通过表面强化延缓裂纹萌生,但过浅的硬化层与残余应力降低导致裂纹扩展抗力不足,最终削弱齿轮弯曲疲劳寿命。 展开更多

关键词 离子注入氮 齿轮弯曲疲劳 疲劳寿命 残余应力

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异质材料钎焊技术与应用研究进展

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作者 龙伟民 乔瑞林 +4 位作者 秦建 宋晓国 李鹏远 樊喜刚 刘代军 《焊接学报》 北大核心 2025年第4期1-21,共21页

轻量化、高性能与多功能化是当前制造业的新兴趋势,在该趋势的推动下,材料连接技术逐渐向多材料、混合结构的方向发展,从而显著提升了对异质材料连接的需求.异质材料连接技术能够充分发挥不同材料的性能优势,满足现代工业对结构轻量化... 轻量化、高性能与多功能化是当前制造业的新兴趋势,在该趋势的推动下,材料连接技术逐渐向多材料、混合结构的方向发展,从而显著提升了对异质材料连接的需求.异质材料连接技术能够充分发挥不同材料的性能优势,满足现代工业对结构轻量化、功能集成化和性能最优化的要求.然而,异质材料在连接过程中,由于物理、化学和热力学性质的显著差异,容易出现物相不相容、受热不均匀、界面化合物不稳定、残余应力较大等难题.针对上述问题,文中总结了近年来异质材料钎焊领域的相关研究和应用现状.首先,从被连接母材的角度出发,介绍了陶瓷与陶瓷基复合材料、高温合金和金刚石3种典型异质材料钎焊问题的研究热点;其次,从连接方法的角度,介绍了熔钎焊等新兴钎焊工艺和技术的发展现状;最后,总结了异质材料钎焊技术的应用以及所面临的关键问题,并对其未来的发展趋势和技术难点进行了展望. 展开更多

关键词 异质材料 钎焊 陶瓷 高温合金 金刚石

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基于机器学习的键合丝退火性能预测研究

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作者 马帅杰 郭鹏 +4 位作者 李元 王梦超 龙伟民 刘代军 李培艳 《精密成形工程》 北大核心 2025年第3期1-8,共8页

目的通过机器学习方法优化键合丝的退火参数,调节其拉断力和延伸率,以适应电子封装中对键合丝性能的不同需求。方法首先通过收集键合丝的生产试验数据构建退火参数数据集。其次,采用穷举法对特征进行筛选,以识别影响拉断力和延伸率的最... 目的通过机器学习方法优化键合丝的退火参数,调节其拉断力和延伸率,以适应电子封装中对键合丝性能的不同需求。方法首先通过收集键合丝的生产试验数据构建退火参数数据集。其次,采用穷举法对特征进行筛选,以识别影响拉断力和延伸率的最优特征子集。使用交叉验证与网格搜索相结合的方法对机器学习模型的超参数进行优化,以提高预测准确性。在模型选择过程中,比较了多种机器学习算法的性能。结果拉断力预测的最优特征子集包括丝径、退火前拉断力、退火温度和退火速度;而延伸率预测的最优特征子集则为丝径、退火前延伸率、退火温度和退火速度。支持向量回归(SVR)模型在拉断力预测中表现最佳,其最优超参数为{'C':400.0,'gamma':1.0},测试集上的均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)和决定系数(R^(2))分别为1.12 mN、3.07 mN和0.982;随机森林(RF)模型在延伸率预测中表现优异,其最优超参数为{'min_samples_leaf':1,'min_samples_split':2,'n_estimators':5},测试集上的均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)和决定系数(R^(2))分别为0.551%、0.620%和0.972。结论通过机器学习模型的建立与优化,成功实现了对键合丝退火参数的准确预测,所构建的模型满足了预期的精度要求,满足了预期的精度要求,为进一步提高键合丝的可靠性奠定了基础。 展开更多

关键词 键合丝 退火 机器学习 拉断力 延伸率

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金刚石光学窗口钎焊使用钎料研究现状

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作者 盛兰兵 张晓航 +3 位作者 尹东坤 佘春 王小宇 沈元勋 《精密成形工程》 北大核心 2025年第6期1-12,共12页

随着科技的迭代升级,对高性能光学窗口的需求日益凸显,金刚石光学窗口在电子、信息、航天等领域具有巨大的应用前景。目前金刚石窗口面临着性能要求高、连接难度大、传统钎焊材料难以满足需求的难题。本文对CVD金刚石光学窗口钎焊研究... 随着科技的迭代升级,对高性能光学窗口的需求日益凸显,金刚石光学窗口在电子、信息、航天等领域具有巨大的应用前景。目前金刚石窗口面临着性能要求高、连接难度大、传统钎焊材料难以满足需求的难题。本文对CVD金刚石光学窗口钎焊研究现状和发展趋势进行了论述,从金刚石使用的钎焊材料着手,分别介绍了Ni基、Cu基、Ag基3种不同类型的钎焊材料在金刚石钎焊中的应用现状。对Ag基钎料钎焊金刚石光学窗口过程进行了重点阐释,概述了添加不同种类合金成分的Ag基钎料对钎焊过程中组织形成及焊缝性能的影响,并探讨了单步及多步降熔法对减轻银铜基钎焊接头应力集中的作用机制。分析了Ni基与Cu基钎料因钎焊温度较高而容易产生严重的石墨化问题以及因存在较大的残余应力而不适用于窗口钎焊的原因,总结了不同钎料及钎焊工艺在窗口钎焊过程中存在的问题。最后探讨了目前Ag基钎料在钎焊金刚石窗口过程中仍存在的问题并提出了解决方案,并对金刚石窗口钎焊连接的未来发展进行了展望。 展开更多

关键词 化学气相沉积(CVD)金刚石膜 光学窗口 钎焊 银铜 活性元素

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不同激光熔覆工艺对液压油缸组织与性能的影响研究

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作者 卢君 常云峰 +3 位作者 刘永华 刘晟 秦建 王东亮 《精密成形工程》 北大核心 2025年第5期166-176,共11页

目的 以液压油缸为对象,对比研究常规激光熔覆与高速激光熔覆2种工艺方法对母材基体组织与性能的影响。方法 分别采用常规与高速激光熔覆技术在液压油缸外壁表面熔覆不锈钢涂层,通过光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、万能拉伸试验机... 目的 以液压油缸为对象,对比研究常规激光熔覆与高速激光熔覆2种工艺方法对母材基体组织与性能的影响。方法 分别采用常规与高速激光熔覆技术在液压油缸外壁表面熔覆不锈钢涂层,通过光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、万能拉伸试验机、冲击试验机、维氏硬度计等设备,对比研究界面元素分布、热影响区形貌、母材微观组织形貌与屈服强度、冲击韧性、显微硬度等性能的变化规律。结果 常规与高速激光熔覆均在高强钢油缸表面形成了良好的冶金结合,涂层组织致密,无明显气孔和裂纹等缺陷;高速激光熔覆热影响区宽度仅为222.2μm,远低于常规激光熔覆的1 269.8μm;高速激光熔覆热影响区附近位置的屈服强度、低温冲击功分别为816.7 MPa、196 J,均优于常规激光熔覆的对应性能;与未熔覆油缸基体相比,常规激光熔覆与高速激光熔覆均对热影响区附近母材的微观组织与力学性能产生了影响,其中高速激光熔覆试样的显微硬度、屈服强度、低温冲击功分别下降了约6.7%、3.6%、3.5%,远低于常规激光熔覆的11.4%、7.7%、8.9%,说明高速激光熔覆工艺对母材性能的影响更小。结论 常规激光熔覆与高速激光熔覆均对油缸基体组织与性能有明显的影响,与常规激光熔覆相比,高速激光熔覆对母材的热影响程度明显下降,对母材热影响区附近基体力学性能的影响程度更小,有效降低了熔覆工艺对缸体性能的影响。 展开更多

关键词 高速激光熔覆 常规激光熔覆 热影响区 微观组织 力学性能

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原位合成TiZr_(x)CuNi钎焊TA1接头熔蚀影响研究

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作者 梁伊茗 盛兰兵 +5 位作者 胡晓勇 李云月 李硕硕 沈元勋 赵明远 钟素娟 《材料导报》 北大核心 2025年第S1期468-471,共4页

本工作针对钛合金钎焊过程中出现的熔蚀问题开展研究,通过采用磁控溅射法按Zr-Ti-Cu-Ni顺序在TA1母材上溅射多层金属膜,设计了Ti_(75-x)Zr_(x)Cu_(15)Ni_(10)(%,质量分数,如无特殊说明,下同)(x=32.5,37.5,42.5,47.5)不同成分的原位合成... 本工作针对钛合金钎焊过程中出现的熔蚀问题开展研究,通过采用磁控溅射法按Zr-Ti-Cu-Ni顺序在TA1母材上溅射多层金属膜,设计了Ti_(75-x)Zr_(x)Cu_(15)Ni_(10)(%,质量分数,如无特殊说明,下同)(x=32.5,37.5,42.5,47.5)不同成分的原位合成钎料。使用不同成分钎料在890℃钎焊TA1钛合金20 min,并利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)等分析测试手段研究了原位合成钎料中Zr含量对钎焊接头界面组织演变和熔蚀的影响。研究表明,TA1/Zr-Ti-Cu-Ni/TA1接头典型界面微观组织为TA1/(Ti,Zr)_(2)(Cu,Ni)+α-Ti/TA1。随着Zr含量的增加,钎焊接头钎缝物相组织未发生明显变化,钎缝宽度呈先减小后增加的趋势,钎缝中心共析组织分布更加均匀,当Zr含量为42.5%时,熔蚀区域宽度最小,为27.36μm。 展开更多

关键词 钎焊 钛合金 熔蚀 原位合成

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Cu/Al异种金属钎焊及其界面组织调控的研究现状

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作者 常云峰 高雅 +2 位作者 黄俊兰 纠永涛 王红娜 《精密成形工程》 北大核心 2025年第6期13-25,共13页

Cu/Al复合结构因具有质量轻、综合性能优良等特点在多领域得到广泛应用。铜铝连接最常用的方法是焊接,但Cu、Al的物理化学性能差异较大,焊接性差。钎焊可以实现Cu/Al异种金属的可靠连接,但焊接过程中接头界面区易反应生成金属间化合物,... Cu/Al复合结构因具有质量轻、综合性能优良等特点在多领域得到广泛应用。铜铝连接最常用的方法是焊接,但Cu、Al的物理化学性能差异较大,焊接性差。钎焊可以实现Cu/Al异种金属的可靠连接,但焊接过程中接头界面区易反应生成金属间化合物,金属间化合物层过厚会使接头连接强度降低。本文综述了Cu/Al钎焊常用的焊接方法和主要钎料体系,对比了各种焊接方法的优缺点和钎料体系的组织性能特点,重点从钎焊工艺调控、钎料合金化和母材表面金属层改性三方面论述了国内外研究者对钎焊接头界面区组织调控的研究现状。采用超声波复合钎焊、固相焊辅助钎焊、半固态钎焊等钎焊工艺,虽然可以提升接头性能,但设备复杂和操作问题限制了这些方法在Cu/Al钎焊工业中的应用;在母材表面复合中间层/过渡层的方式则需要增加焊前预处理工序,不利于提高生产效率;钎料合金化的研究多是集中在合金元素对钎料组织和性能的实验研究方面,未来可与材料计算相结合,运用材料基因组技术为Cu/Al钎焊材料的研发提供指导。 展开更多

关键词 Cu/Al异种金属 钎焊工艺 钎料合金化 金属间化合物 界面组织调控

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异质材料钎焊连接润湿性改善与调控策略研究进展

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作者 李胜男 池强 +3 位作者 封辉 张雷 纠永涛 龙伟民 《精密成形工程》 北大核心 2025年第6期46-55,共10页

钎焊具有接头应力小、变形小、可连接异质材料等优点,广泛应用于石油化工、电子封装、能源电力和航空航天等领域。异质材料界面物性差异高、钎焊难度较大,钎料润湿母材是实现钎焊的基础,润湿性问题已成为制约异质材料高可靠连接的关键... 钎焊具有接头应力小、变形小、可连接异质材料等优点,广泛应用于石油化工、电子封装、能源电力和航空航天等领域。异质材料界面物性差异高、钎焊难度较大,钎料润湿母材是实现钎焊的基础,润湿性问题已成为制约异质材料高可靠连接的关键挑战。本文通过系统的文献调研和分析,详细阐述了润湿本质及其在钎焊中的表征方法。通过对润湿性的影响因素进行分析,总结了改善途径和调控策略,包括改善钎料成分、制定合适的钎焊工艺、改变母材表面的状态等。揭示了提高润湿性的机理,即促进钎料和母材元素之间的溶解和反应,降低界面能。研究结果可用于指导研发新型钎料、制定钎焊工艺,从而提高钎焊接头的质量,为复杂异质材料构件的高精度、高效率、高性能钎焊提供了重要的技术支撑。 展开更多

关键词 钎焊 润湿角 反应润湿 非反应润湿 润湿性影响因素

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TiZrNiCoNbSn高熵钎料钎焊Ti_(2)AlNb合金接头微观组织与性能

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作者 李鹏 王景宽 +7 位作者 秦志伟 丁志杰 马雄 姚佳 孙华为 程亚芳 常云峰 董红刚 《精密成形工程》 北大核心 2025年第4期217-225,共9页

目的针对传统Ti基钎料钎焊Ti_(2)AlNb合金时易形成大量Ti-Cu、Ti-Ni等脆性金属间化合物进而导致接头性能恶化的共性难题,明晰钎焊温度对接头组织与力学性能的影响规律。方法自主设计并制备了TiZrNiCoNbSn高熵钎料用于Ti_(2)AlNb合金的... 目的针对传统Ti基钎料钎焊Ti_(2)AlNb合金时易形成大量Ti-Cu、Ti-Ni等脆性金属间化合物进而导致接头性能恶化的共性难题,明晰钎焊温度对接头组织与力学性能的影响规律。方法自主设计并制备了TiZrNiCoNbSn高熵钎料用于Ti_(2)AlNb合金的真空钎焊连接,同时选取4个温度梯度(1150、1175、1200、1225℃)进行钎焊实验,采用EPMA方法对界面元素分布情况和特征相进行定性与定量分析,分别借助SEM和XRD观察接头微观组织与断口形貌、鉴定断口物相,并评定不同钎焊温度下接头的剪切强度。系统研究了不同钎焊温度下接头的微观组织形貌和力学性能,构建了“工艺参数-微观组织-力学性能”之间的映射关系。结果不同钎焊温度下的接头均获得了冶金结合良好的界面,钎缝主要由B2、Ti_(2)(Ni,Co)、Zr_(5)Sn_(3)、(Ti,Nb)_(ss)和(Ti,Zr)(Ni,Co,Al)相组成。随着钎焊温度的升高,钎缝中脆性金属间化合物Zr_(5)Sn_(3)相逐渐减少,但同时过高的钎焊温度会促使接头组织粗大。在1200℃/10 min的工艺条件下,接头平均剪切强度达到222.7 MPa,断裂模式为脆性断裂。结论采用TiZrNiCoNbSn高熵钎料能够实现Ti_(2)AlNb合金的可靠连接,升高钎焊温度可以减少钎缝中脆性金属间化合物的数量、改变其分布位置,但过高的钎焊温度会对接头产生不利影响,削弱接头的力学性能。 展开更多

关键词 Ti_(2)AlNb合金 真空钎焊 高熵钎料 微观组织 力学性能

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石墨烯强化铜泡沫对SiC_(f)/SiC复合材料与高温合金钎焊接头组织性能的影响

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作者 张瑜 张宏强 +4 位作者 梅寒 龙伟民 张雷 赵伟 郭伟 《精密成形工程》 北大核心 2025年第3期49-57,共9页

目的通过石墨烯强化铜泡沫结合AgCuTi钎料实现SiC_(f)/SiC复合材料与Nb521合金的可靠钎焊连接,并系统研究石墨烯强化铜泡沫对接头微观组织和力学性能的影响。方法采用AgCuTi钎料结合石墨烯强化铜泡沫中间层的方法实现了SiC_(f)/SiC与Nb... 目的通过石墨烯强化铜泡沫结合AgCuTi钎料实现SiC_(f)/SiC复合材料与Nb521合金的可靠钎焊连接,并系统研究石墨烯强化铜泡沫对接头微观组织和力学性能的影响。方法采用AgCuTi钎料结合石墨烯强化铜泡沫中间层的方法实现了SiC_(f)/SiC与Nb521合金的可靠钎焊连接。通过显微组织观察、能谱分析和剪切强度测试,系统研究了石墨烯强化铜泡沫对钎焊接头的影响。结果引入石墨烯强化铜泡沫后,焊缝中的Cu(s,s)从针状转变为块状,同时Ti_(2)Cu均匀弥散分布在Cu(s,s)周围,形成互锁效应与复合强化效应。钎焊接头的剪切强度提升至85 MPa,块状Cu(s,s)的形成和Ti_(2)Cu的均匀分布改善了焊缝的韧性。结论石墨烯强化泡沫铜作为中间层有效改善了钎焊接头的微观组织,促进了块状Cu(s,s)的形成,优化了Ti_(2)Cu的分布,从而显著提高了接头的剪切强度和热稳定性。 展开更多

关键词 真空钎焊 SiC_(f)/SiC复合材料 中间层 微观组织 力学性能

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Ni元素对B60AgCuSnIn钎料微观组织及接头性能的影响

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作者 黄玲玲 钟素娟 +3 位作者 孙元 胡晓勇 吕晓春 于华 《精密成形工程》 北大核心 2025年第3期110-115,共6页

目的探究不同Ni添加量对B60AgCuSnIn钎料合金熔化特性、微观组织及钎焊接头强度的影响规律,为生产一种新型中温银钎料提供指导。方法通过真空感应加热熔炼方法制备5种不同成分的B60AgCuSnIn-xNi钎料合金,通过熔化特性曲线(DSC),分析微... 目的探究不同Ni添加量对B60AgCuSnIn钎料合金熔化特性、微观组织及钎焊接头强度的影响规律,为生产一种新型中温银钎料提供指导。方法通过真空感应加热熔炼方法制备5种不同成分的B60AgCuSnIn-xNi钎料合金,通过熔化特性曲线(DSC),分析微量元素Ni的添加对钎料合金焊接性能的影响;通过金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等表征手段,研究微量元素Ni的添加对钎料合金微观组织及物相组成变化的影响。结果随着Ni元素添加量的增加,钎料固液相线温度有所升高,当Ni添加量(质量分数)超过0.75%时,钎料的熔化温度区间增大。B60AgCuSnIn-xNi钎料合金凝固组织主要由灰白色富Ag相、块状或树枝状富Cu相和少量Cu_(3)Sn金属间化合物组成。在810℃下,当Ni添加量(质量分数)为0.75%时,接头强度最大,为192 MPa。结论Ni元素的添加提高了钎料的固液相线,改变了钎料的微观组织形貌,但未改变其物相组成。添加Ni元素的钎料接头致密度得到了改善,接头强度得到了提高。 展开更多

关键词 银钎料 真空条件 熔化特性 微观组织 接头性能

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大型水电装备关键部件高性能制造新技术新工艺

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作者 蒋元龙 王星星 +10 位作者 彭岩 张雷 温暖 刘怀亮 石如星 耿在明 潘昆明 陈小明 马怀立 土比木乃 张雷 《精密成形工程》 北大核心 2025年第3期90-101,共12页

大型水电装备中转轮、水斗、叶片等关键部件在水电机组稳定高效运行过程中发挥着至关重要的作用。为满足这些部件在极端工况下的性能要求,高性能制造技术应用显得尤为重要。近年来,先进锻焊工艺、焊接与增材制造、激光熔覆技术、喷涂技... 大型水电装备中转轮、水斗、叶片等关键部件在水电机组稳定高效运行过程中发挥着至关重要的作用。为满足这些部件在极端工况下的性能要求,高性能制造技术应用显得尤为重要。近年来,先进锻焊工艺、焊接与增材制造、激光熔覆技术、喷涂技术等制造技术在水电装备关键部件领域的应用成效显著。本文概述了大型水电装备关键部件高性能制造技术研究现状,重点讨论了锻造、焊接与增材制造、激光熔覆、喷涂等技术在转轮、水斗、叶片等关键部件中的应用现状。通过对水电装备关键部件锻造工艺参数、焊接残余应力、激光熔覆及喷涂表面强化效果等进行系统探讨,深入分析了这些技术工艺在部件性能提升方面的优势与挑战。锻造工艺能够有效改善材料力学性能和组织结构,提高部件抗疲劳性和冲击韧性;焊接与增材制造工艺有助于降低制造过程中产生的残余应力与变形,提升部件连接质量;激光熔覆及喷涂技术则能有效增强部件表面耐磨性、抗腐蚀性及抗氧化性,从而延长使用寿命。此外,还指出现阶段大型水电装备关键部件制造研究存在的不足之处,对相关领域的未来研究重点进行了展望。 展开更多

关键词 水电装备关键部件 锻造 焊接与增材制造 激光熔覆 喷涂

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Zn对Cu-20Sn-10Ti钎焊金刚石界面特征和耐磨性的影响

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作者 杜全斌 姜雪 +5 位作者 崔冰 陈广明 李昂 王蕾 于奇 方占江 《精密成形工程》 北大核心 2025年第6期97-108,共12页

目的改善Cu-20Sn-10Ti钎焊金刚石宏观形貌和界面区钎料合金显微组织,减少钎焊接头孔洞、裂纹和粗大脆性相等缺陷,提高钎焊金刚石工具的磨削性能。方法采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和摩擦磨损试验机等设... 目的改善Cu-20Sn-10Ti钎焊金刚石宏观形貌和界面区钎料合金显微组织,减少钎焊接头孔洞、裂纹和粗大脆性相等缺陷,提高钎焊金刚石工具的磨削性能。方法采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和摩擦磨损试验机等设备,研究了Zn对Cu-Sn-Ti钎焊金刚石界面特性及磨削性能的影响规律。结果当Zn质量分数为4.5%时,钎焊金刚石近界面区及钎料层没有产生裂纹和孔洞,具有最佳的宏观形貌和最适宜的金刚石出露度55%。界面区钎料合金显微组织主要由灰色α-Cu相和灰白CuSn3Ti5相组成,随着Zn含量的增加,CuSn3Ti5相逐渐细化,当Zn质量分数为4.5%时,细化效果最佳。不添加Zn时,钎焊金刚石表面形成了连续致密易剥离的TiC层,随着Zn含量的增加,TiC层逐渐变为断续长絮状、颗粒状,且TiC层厚度逐渐减小。当Zn质量分数为7.5%时,局部生成TiC且无法完全覆盖金刚石表面。随着Zn含量的增加,钎焊金刚石试样的摩擦因数、不均匀磨损率呈先减小后增大的趋势,去除量呈先增大后减小的趋势。当Zn质量分数为4.5%时,钎料金刚石试样具有最小的摩擦因数(0.25)和不均匀磨损率(16.67%)以及最大的材料去除量(49.15 mg)。结论综合钎焊金刚石试样的宏观形貌、界面结合状态和磨削性能,在Cu-20Sn-10Ti钎料中添加Zn的最佳质量分数为4.5%。 展开更多

关键词 金刚石 Cu-20Sn-10Ti钎料 显微组织 界面特征 磨削性能

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Zn-Al钎料钎焊Al-Si-Cu压铸铝合金组织及性能

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作者 王伟番 路全彬 +3 位作者 雷小伟 方乃文 林三宝 李渤渤 《精密成形工程》 北大核心 2025年第6期89-96,共8页

目的以Al-Si-Cu系压铸铝合金AC4B为研究对象,研究不同成分的Zn-Al钎料配合氟铝酸铯膏状钎剂对钎焊接头微观组织和力学性能的影响,以期为压铸铝合金钎焊及其应用提供技术参考。方法采用金相显微镜(OM)、电子扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS... 目的以Al-Si-Cu系压铸铝合金AC4B为研究对象,研究不同成分的Zn-Al钎料配合氟铝酸铯膏状钎剂对钎焊接头微观组织和力学性能的影响,以期为压铸铝合金钎焊及其应用提供技术参考。方法采用金相显微镜(OM)、电子扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)对母材和钎焊接头组织进行分析;采用万能电子试验机对钎焊接头进行压缩剪切试验,并对剪切断口进行分析。结果不同成分的Zn-Al钎料均能获得致密的钎缝组织;钎缝组织主要由Zn基固溶体/Al基固溶体、Zn-Al共晶组织、块状Si组成;随着钎料中Al元素含量的增加,钎焊接头的剪切强度增加。98Zn02Al钎料的剪切强度最低,剪切强度为92 MPa,85Zn15Al钎料的剪切强度最高,达到112 MPa。剪切试样均断裂在钎缝位置,断口平齐,无明显塑性变形;断口存在明显的解理特征,为脆性断裂。结论采用Zn-Al钎料钎焊Al-Si-Cu系压铸铝合金,获得了较为致密的钎焊接头,可为后续压铸铝合金的钎焊研究及应用提供一定的技术参考。 展开更多

关键词 ZN-AL钎料 压铸铝合金 钎焊 微观组织 剪切强度

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