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焊接学报 2023年第7期44卷 71-78,I0007页

作者：蒋淑英蔡畅赵明黄万群中国石油大学(华东) 青岛266580

钢和铝形成的复合结构,可以使铝的低密度、高导热性、良好的耐腐蚀性能与钢的高强度、高韧性、低成本性结合起来,既能充分发挥两种材料的性能优势,又具有良好的经济效益.由于钢和铝的物理和化学性能差异较大、接头中易产生脆性金属间化... 详细信息

钢和铝形成的复合结构,可以使铝的低密度、高导热性、良好的耐腐蚀性能与钢的高强度、高韧性、低成本性结合起来,既能充分发挥两种材料的性能优势,又具有良好的经济效益.由于钢和铝的物理和化学性能差异较大、接头中易产生脆性金属间化合物而难以实现可靠的连接.将Fe_(0.2)CoCrMnNiAl_(0.2)高熵合金作为中间层进行了Q235钢/6061铝合金异种金属的电阻点焊研究,利用高熵合金的超级固溶性改善钢/铝异种金属的焊接质量.结果表明,采用Fe_(0.2)CoCrMnNiAl_(0.2)高熵合金作为中间层时,接头截面中钢侧和铝侧均有半椭圆形状的熔核,熔核成形美观,无明显的宏观裂纹和气孔等焊接缺陷,熔核内部组织均由面心立方的固溶体相组成,接头的平均最大拉剪力达到1913 N,比钢/铝直接电阻点焊接头提高了130%,断裂发生在铝合金侧熔核处,铝合金熔核在拉剪力的作用下被撕脱并留在高熵合金表面,呈现出“纽扣状”破坏特征.创新点:利用高熵合金的超级固溶特性,将高熵合金作为中间层应用到钢-铝异种金属的电阻点焊中,设计出了能够可靠连接钢-铝异种金属的高熵合金中间层材料,制备出了成形美观、无焊接缺陷的高质量钢/铝电阻点焊接头.

关键词： Q235钢 6061铝合金高熵合金中间层电阻点焊

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基于高熵合金中间层的铜/钢TIG焊接头组织与性能

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中国石油大学学报（自然科学版） 2023年第6期47卷 154-161页

作者：蒋淑英张军利赵明中国石油大学(华东)材料科学与工程学院山东青岛266580

铜/钢复合结构不仅能够满足不同环境对材料性能的要求,还可减少铜材的消耗,将大大降低构件的成本;但铜与钢之间物化性能差异较大,其中极差的相溶性会导致焊后出现液相分离或缺陷。基于焊缝金属固溶-高熵化思路,设计Fe_(5)Co_(30)Cr_(30)... 详细信息

铜/钢复合结构不仅能够满足不同环境对材料性能的要求,还可减少铜材的消耗,将大大降低构件的成本;但铜与钢之间物化性能差异较大,其中极差的相溶性会导致焊后出现液相分离或缺陷。基于焊缝金属固溶-高熵化思路,设计Fe_(5)Co_(30)Cr_(30)Ni_(30)Cu_(5)高熵合金作为中间层,对T2紫铜和Q235钢进行TIG焊接,并对中间层及接头的组织与性能进行分析。结果表明:Fe_(5)Co_(30)Cr_(30)Ni_(30)Cu_(5)高熵合金为单相FCC固溶体结构,具有良好的强度和塑韧性;采用该中间层材料,利用TIG焊方法可实现T2紫铜和Q235钢的可靠连接,焊缝成形良好且无气孔、裂纹等缺陷;焊缝区组织为单相FCC固溶体结构,具有显著的高熵化特征;焊接接头平均抗拉强度为225 MPa,达到铜母材强度的91%,平均断后延伸率达到44%;接头断裂发生在紫铜侧热影响区,且断口表面呈现有大量的韧窝结构,具有显著的韧性断裂特征。

关键词： T2紫铜 Q235钢 TIG焊高熵合金中间层组织性能

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基于高熵合金中间层的钛/钢异种金属焊接性研究

基于高熵合金中间层的钛/钢异种金属焊接性研究

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作者：裴龙基中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

钛-钢金属复合结构具有钛的优良耐蚀性的同时,还兼有钢的高强度、低成本等优点,在石油化工、航空航天、交通运输、电站锅炉及工程机械等行业有巨大的应用前景。焊接是连接钛、钢最为有效的方式,而在实际焊接过程中,由于钛、钢物化性质... 详细信息

钛-钢金属复合结构具有钛的优良耐蚀性的同时,还兼有钢的高强度、低成本等优点,在石油化工、航空航天、交通运输、电站锅炉及工程机械等行业有巨大的应用前景。焊接是连接钛、钢最为有效的方式,而在实际焊接过程中,由于钛、钢物化性质差异大、焊缝容易形成金属间化合物而难以实现可靠的连接。多主元高熵合金由于其特有的高熵效应使得易产生的金属间化合物被抑制,焊缝体系更容易形成简单的无序固溶体结构,可大大降低焊缝脆性,有利于获得优异的力学性能。本文将高熵合金分别作为填充层与过渡层应用到TA2钛/Q235钢脉冲TIG焊中,并对焊接接头的微观组织及力学性能进行了研究,为钛-钢异种金属焊缝高熵化提供理论依据。研究结果表明:(1)依据高熵合金的设计准则并以焊接接头的抗拉强度作为评价指标,优化出的高熵合金中间层为CoCrCuNi,其组织形貌由等轴晶、树枝晶和柱状晶组成,Cu元素在晶间偏析,其余三种元素按照其理论值均匀分布在晶内,其相组成为简单的双相FCC结构,在室温下进行压缩试验,变形量为68%,强度为642 MPa,强度和塑韧性较好。(2)将高熵合金作为填充材料所得到的钛/钢焊接接头无气孔、裂纹、夹杂等缺陷,焊缝内部相结构以FCC和BCC固溶体相为主,FCC相主要包括α-Cu固溶体、(Cu,Ni)固溶体、(Ni,Ti)固溶体等;BCC相主要包括CuTi、Fe Ni等,焊缝中还生成了Ti Fe、Ti Fe等金属间化合物。焊缝的平均硬度(466.3 HV)较钛/钢直接焊接平均硬度(716.6 HV)下降了35%,焊接接头的抗拉强度为186 MPa,断口有明显的河流花样,为脆性断裂。(3)为了进一步提高焊接接头的力学性能,本文将高熵合金作为金属过渡层应用到钛/钢脉冲TIG焊中,首先进行了工艺参数的优化,焊接Q235一侧时最佳工艺参数:峰值电流150 A、占空比53%、焊接速度1.4 mm/s、脉冲频率2 Hz、氩气流量20 L/min;焊接TA2钛一侧时最佳工艺参数:峰值电流110 A、脉冲频率2 Hz、占空比50%、焊接速度1.5 mm/s、氩气流量20 L/min。CoCrCuNi作为金属过渡层可避免Fe、Ti的直接接触,由此得到的焊接接头由两部分焊缝组成,焊缝与两侧母材结合良好。Q235一侧的焊缝,主要由简单的柱状晶和树枝晶构成,相结构与高熵合金母材高度一致,为简单的FCC结构。TA2钛一侧的焊缝组织比较复杂,焊缝中心区域由柱状晶、树枝晶和等轴晶构成,主要由简单的FCC和BCC相结构组成,以BCC为主,在靠近高熵合金过渡层析出了CrO,此处硬度最高,焊接接头在此处断裂,观察其断口,有浅而少的韧窝和大的解理面,为混合断裂,但以脆性解理断裂为主,抗拉强度为224 MPa,与高熵合金作为填充材料(186 MPa)相比,抗拉强度提高了20.4%。

关键词： TA2钛 Q235钢高熵合金中间层脉冲TIG焊微观组织力学性能

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