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GH2132高温合金熔敷金属结晶裂纹敏感性
郭枭, 徐锴, 魏超, 韩莹, 吕晓春
当前状态:  doi: 10.12073/j.hjxb.20220623002
[摘要](4) [HTML全文](0) [PDF 1668KB](1)
摘要:
针对GH2132高温合金熔敷金属热裂纹敏感性问题,通过采用试制焊丝、熔敷金属焊接试验、组织及断口分析、凝固计算等手段对熔敷金属组织、凝固行为、开裂机制等进行了研究. 结果表明,试验熔敷金属金相组织主要由柱状树枝晶γ相(NiCrFe固溶体)、枝晶间富Ti的Laves相(Cr,Fe,Ni)2 (Ti,Mo)、MC碳化物与共晶组织组成,凝固路径为L→L + γ→L + γ + MC→L + γ + MC + Laves→γ + MC + Laves,裂纹断口呈典型的鹅卵石共晶花样,整个断口形貌被呈自由表面的液膜所覆盖,属于发生在高温段的结晶裂纹. 结晶裂纹开裂机理为在凝固过程的终了阶段,发生了L→γ + Laves的低熔点共晶反应,在凝固收缩应力作用下,残余液相未及时补充而形成. Laves相的形成主要与凝固过程中Ti元素的偏析有关,理论计算结果表明,GH2132结晶裂纹指数(solidification cracking index, SCI)值为1944 ℃,(solidification temperature range, STR)为258 ℃,在结晶裂纹敏感性评价方面,相比STRSCI指标能相对更为合理地实现结晶裂纹敏感性的量化评价,但仍存在考虑因素不全等问题.
基于多阈值与神经网络的旋转电弧图像飞溅分析
汤泉, 石志新, 毛志伟
当前状态:  doi: 10.12073/j.hjxb.20211219001
[摘要](0) [HTML全文](0) [PDF 2753KB](0)
摘要:
为探究旋转电弧飞溅产生原因及规律,针对高速相机采集的旋转电弧平堆焊的焊接图像,提出了一种基于掩膜的多阈值与BP(back propagation)神经网络组合方法识别焊接飞溅.多阈值法获取飞溅位置及其轮廓,再通过建立5特征值的BP神经网络模型识别飞溅.结果表明,对于具有灰度分布范围大、背景复杂的旋转电弧飞溅图像,该组合方法的识别准确率可达95.76%.同时,通过飞溅与焊丝位置的相位分析,飞溅最大数量相位均值为241.4°,即焊丝末端进入熔池后约0.14周期位置,主要成因为焊丝末端熔滴与熔池接触导致电流激增,电流抑制不充分造成,该研究结果为旋转电弧焊接飞溅控制提供了依据.
双道次激光电弧复合焊热影响区微观组织与冲击韧性
鲍亮亮, 刘福建, 徐艳红, 张新明, 欧阳凯, 韩涛
当前状态:  doi: 10.12073/j.hjxb.20220303001
[摘要](0) [HTML全文](0) [PDF 10263KB](0)
摘要:
采用焊接热模拟技术制备了低合金高强钢双道次激光电弧复合焊热影响区的均匀化组织试样,研究了二次峰值温度对热模拟试样微观组织和韧性的影响. 结果表明:未转变粗晶区为粗大的板条马氏体,晶粒尺寸在84 ~ 98 μm之间. 超临界再热粗晶区为细小的板条马氏体,晶粒尺寸为15.7 ~ 19.2 μm. 临界再热粗晶区为晶界和亚晶界分布有块状M-A组元的板条马氏体. 亚临界再热粗晶区组织为板条马氏体,晶粒尺寸在79 ~ 88 μm之间. 示波冲击试验结果表明,临界再热粗晶区试样抵抗裂纹形成能力最低,临界再热粗晶区和未转变粗晶区试样抵抗裂纹扩展能力最差.
低温烧结纳米银膏研究进展
杨婉春, 胡少伟, 祝温泊, 李明雨
当前状态:  doi: 10.12073/j.hjxb.20220708003
[摘要](18) [HTML全文](2) [PDF 2602KB](3)
摘要:
金属纳米颗粒因尺寸效应可在较低温度下实现烧结,并表现出优异的电热学性能、机械可靠性和耐高温性能,成为适配第三代半导体的关键封装材料. 其中,银因具有高抗氧化性的优势被广泛研究,并成功应用于商业应用中. 基于功率器件封装领域,总结了低温烧结纳米银膏的研究现状,并从纳米银颗粒的烧结机制、制备方法、性能优化、烧结方法、可靠性及商业应用等方面展开说明. 结果表明,随着对烧结理论的进一步认识,可以有目的性地优化纳米银颗粒的尺寸和表面修饰,同时基于纳米银颗粒衍生出新型的产品,以适应不同的烧结工艺和性能要求.
电子封装微纳连接技术及失效行为研究进展
杨东升, 张贺, 冯佳运, 撒子成, 王晨曦, 田艳红
当前状态:  doi: 10.12073/j.hjxb.20220702003
[摘要](0) [HTML全文](0) [PDF 2555KB](0)
摘要:
微纳连接技术是电子封装中的关键技术,近年来,随着电子产品逐渐小型化、轻量化的方向发展,各种先进的微纳连接层出不穷,但仍缺少系统的归纳及总结. 文中对引线键合技术,熔化微连接技术、软钎焊技术、纳米焊膏烧结技术、导电胶连接技术、表面活化键合技术及新兴的纳米连接技术等具有代表性的微纳连接技术进行了综述,并针对软钎焊焊点在热载荷、电载荷、机械载荷及多物理场耦合作用下微互连的失效行为研究进行了总结. 结果表明,未来的微纳连接技术将朝向互连尺寸更加微小,互连方法逐渐智能化,互连材料更加绿色,互连焊点更可靠的方向发展. 软钎焊互连焊点的失效行为分析也将逐渐从单一热场、电场载荷的研究拓展至热—电—力多物理场耦合载荷,与实际工况更加贴合,随着如同步辐射,三维X射线等先进表征技术的不断发展,失效行为及机制的研究也将更加精准.
放电等离子体烧结技术在材料连接领域的应用现状
林盼盼, 林金城, 于迪, 林铁松, 何鹏
当前状态:  doi: 10.12073/j.hjxb.20220710003
[摘要](31) [HTML全文](4) [PDF 2087KB](7)
摘要:
焊接技术的创新发展对推动制造业的升级转型、实现“碳达峰”和“碳中和”目标具有关键性作用. 放电等离子体烧结(spark plasma sintering, SPS)连接作为一种新型、高效和节能的连接方法,近年来在国内外获得了广泛关注,是未来重要的连接技术发展新方向. 对SPS连接的基本形式、原理和特点进行概述,归纳总结了近年来SPS连接在金属、陶瓷和金属/陶瓷异质连接方面取得的最新进展,分析了当前SPS连接研究领域的不足,指明了SPS在材料连接领域应用的发展方向,为中国关键领域核心部件的制造提供了新思路,为新型焊接技术和设备的发展提供了参考.
密排阵列孔柱层板冷却结构服役寿命预测分析
李承昆, 董志波, 王瀚, 韩放, 滕俊飞, 吕彦龙
当前状态:  doi: 10.12073/j.hjxb.20220707003
[摘要](31) [HTML全文](7) [PDF 1635KB](6)
摘要:
层板冷却结构的服役可靠性直接影响发动机的使用安全,利用数值模拟方法分析了典型的密排阵列孔柱层板冷却结构,激光焊接过程及服役过程中温度和应力场分布规律,并依据模拟结果利用Morrow修正的Manson-Coffin公式进行了层板冷却结构的热疲劳寿命评估. 结果表明,层板孔道区域服役状态受焊接残余应力的影响很小,而服役过程对其影响较大,热应力幅值在孔道及附近区域达到最大,为焊缝区域热应力幅值的1.6倍,属于服役过程中的危险区域,预估此处的疲劳寿命受热疲劳影响较大,为此类结构实际应用中应重点关注的关键区域.
焊接速度对BT-FSW 2219铝合金接头流动行为及组织与力学性能影响分析
邹阳帆, 李文亚, 褚强, 苏宇
当前状态:  doi: 10.12073/j.hjxb.20220706002
[摘要](37) [HTML全文](19) [PDF 2882KB](7)
摘要:
以4 mm厚2219-T87铝合金为研究对象,采用数值模拟和试验研究相结合的方法,研究了焊接速度对双轴肩搅拌摩擦焊接(BT-FSW)过程中金属流动行为、接头组织特征和力学性能的影响. 模拟结果表明,随着焊接速度增加,焊缝高温区逐渐变窄,轴肩附近的材料流动减弱,而搅拌针附近的材料流动增强. 试验结果表明,随着焊接速度增加,材料汇流区及S线缺陷均向前进侧(AS)靠近,焊接速度过大时AS附近的搅拌区(SZ)形成不连续组织. 接头SZ的硬度值随着焊接速度增加而增大,而拉伸强度先增大后稍降低. 当转速为300 r/min,焊接速度为150 mm/min时,接头获得最大的拉伸强度,为414 MPa ± 4MPa.
深水浮体平台焊接结构疲劳性能测试方法
徐连勇, 彭晨涛, 赵雷, 韩永典, 冯超
当前状态:  doi: 10.12073/j.hjxb.20220703001
[摘要](24) [HTML全文](13) [PDF 1988KB](3)
摘要:
为了解决现有规范对深水浮体平台复杂焊接结构疲劳设计的适用性难题,攻克了多种复杂载荷下多油缸协同控制技术瓶颈,研制了国际首台套双轴拉压 + 双轴弯曲复合加载的结构级疲劳测试装置与拉压 + 弯曲复合加载的全板厚焊接节点疲劳测试装置,并建立了空气、海水自由腐蚀、阴极保护腐蚀等多种环境下标准试样的材料级疲劳性能测试方法,构建了多尺度、多环境、多荷载的“材料级-节点级-结构级”焊接结构疲劳测试试验平台,可为中国发展超深水浮体平台在南海复杂恶劣海洋环境下的疲劳设计验证提供有力支撑.
声阻法胶接结构缺陷实时成像检测
迟大钊, 郭涛, 张闰琦, 张涛, 申浩
当前状态:  doi: 10.12073/j.hjxb.20220702001
[摘要](26) [HTML全文](10) [PDF 1615KB](3)
摘要:
为了有效检测胶接结构缺陷,构建了基于声阻法的成像检测系统. 系统包括声学信号采集、声学探头定位、数据处理及绘图三部分. 利用两轮式编码器,实现了动态扫查过程探头位置信息的采集;利用结合质量检测仪采集缺陷信息;采用C + + 编写了数据处理及图像绘制程序,实现了胶接结构缺陷声阻法实时成像检测. 利用声阻法及常规超声C扫描成像方法对铝合金/环氧树脂/铝合金三明治胶接结构进行了检测,并对检测结果进行了分析对比. 结果表明;声阻法能更有效识别胶接结构中的缺陷,且单面检测即可满足缺陷表征需求.
钎焊超薄GH99蜂窝夹层结构力学性能分析
刘亚洲, 宋晓国, 程危危, 胡胜鹏, 曹健
当前状态:  doi: 10.12073/j.hjxb.20220706001
[摘要](61) [HTML全文](10) [PDF 2014KB](9)
摘要:
以制造轻量化超薄金属热防护结构为目标,首先采用真空钎焊方式制备了GH99超薄夹层结构;通过光学显微镜及扫描电子显微镜对夹层结构的钎焊界面及母材的微观组织进行了表征;通过万能试验机对夹层结构的界面剥离强度、面内与面外压缩性能进行了测试,并与有限元模拟结果进行对比.结果表明,钎焊前后母材晶粒由退火态孪晶组织转变为等轴组织;钎焊接头主要为Ni(s, s)和Ni3Si的共晶组织,并伴随部分Cr(Mo, Ni)固溶体、Ni2Si及NiSi2相;界面剥离在薄壁面板上失效;夹层结构面内与面外的压缩失效均表现为屈曲失效,模拟结果与试验结果一致.
激光辐照下粉末颗粒物态变化特征
杨义成, 徐富家, 黄瑞生, 蒋宝, 武鹏博, 杜兵
当前状态:  doi: 10.12073/j.hjxb.20220515001
[摘要](11) [HTML全文](0) [PDF 1598KB](2)
摘要:
激光与粉末颗粒交互作用后粉末颗粒的物态是目前制约激光同轴送粉加工工艺持续提升的核心要素之一.利用背影增效瞬态影像高速摄影方法清晰获取了激光辐照下粉末颗粒状态随时间变化规律,构建出了激光作用下粉末颗粒飞行过程的动力学模型,对光粉作用区内不同物态特征粒子的演化规律进行了系统研究.结果表明,光粉交互作用区约70%的粉末粒子受到激光辐照,强激光辐照下粒子表面瞬间气化产生高温等离子体形成的反冲作用力是改变粉末粒子运动轨迹和运动速度的原因;激光辐照下粒子运动加速度与“慧尾”长度之间存在映射关系,“慧尾”长度越长,粒子运动加速度越大;粉末粒子的亮度信息在统计学规律上可以定性表征激光辐照下粉末粒子的物态.
圆形摆动激光对5A06铝合金激光焊接熔池流动行为的影响分析
宫建锋, 李俐群, 孟圣昊
当前状态:  doi: 10.12073/j.hjxb.20220707002
[摘要](28) [HTML全文](15) [PDF 1486KB](9)
摘要:
摆动激光焊接方法中,激光束对于熔池的搅拌作用将导致熔池流动行为有异于传统激光焊接,因此为了从理论上阐述摆动激光焊接过程中熔池流动行为,构建了5A06铝合金摆动激光焊接过程热—流耦合模型.系统分析了圆摆激光焊接过程中,摆动幅度和摆动频率对熔池热流场的影响规律.结果表明,增加摆动幅度会降低熔池深宽比,从而提高焊接稳定性,同时熔池流动行为更加复杂,增大了熔池内部物质交换范围.摆动频率的增加会抑制熔池流动,使其更加规律,有利于气泡的排出从而降低气孔率.
铝合金连续进给搅拌摩擦增材制造技术
陈会子, 孟祥晨, 陈佳霖, 谢聿铭, 赵耀邦, 黄永宪
当前状态:  doi: 10.12073/j.hjxb.20220710002
[摘要](43) [HTML全文](19) [PDF 4092KB](13)
摘要:
为解决固相增材制造过程送料不连续及层间界面弱连接的难题,提出了连续进给搅拌摩擦增材制造的方法,设计了一个带孔的储料腔和一个可对丝材进行热塑化并连续挤压的螺杆拓扑结构搅拌头. 结果表明,Al-Si合金丝材经由送丝孔进入储料腔,搅拌头连续热塑化并向下挤压材料,搅拌针在堆积层间的搅拌作用有效地提高了堆积层间的界面结合能力,成功实现了铝合金连续进给搅拌摩擦增材制造成形并解决了层间界面弱连接的难题. 单层增材制造堆积层厚度平均为1.2 mm,Al-Si合金增材制造成形件沿堆积方向的抗拉强度和断后伸长率分别为207.1 MPa ± 3.2 MPa和19.6 % ± 5.3%,该技术为实现大型铝合金构件全固相增材制造提供了一种可行性方案.
激光熔覆CoCrFeNiSix高熵合金涂层的组织与性能
田志刚, 李新梅, 秦忠, 杨现臣, 刘伟斌, 张培军
当前状态:  doi: 10.12073/j.hjxb.20220305001
[摘要](12) [HTML全文](1) [PDF 5248KB](2)
摘要:
为了探究Si元素含量对CoCrFeNiSix(x=0.5、1.0、1.5)高熵合金涂层的组织与性能的影响,本文采用激光熔覆技术制备高熵合金涂层,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度仪、摩擦磨损试验机、电化学工作站等表征了涂层的物相组成、微观组织以及元素分布、硬度值、耐磨性能、腐蚀性能.研究表明,随着Si元素的含量增加,合金物相由单相面心立方结构(FCC)转变为面心立方结构(FCC)、硅元素化合物(σ)相结构,最后形成FCC、体心立方结构(BCC)和σ相混合结构.涂层的组织主要由柱状晶转变成树枝晶,最后形成胞状晶;同时,涂层的硬度也增加,当Si含量为1.5时,涂层的平均硬度值达到619.04HV,约为基体的2.67倍.涂层的磨损量、摩擦系数随着Si含量的增加而减少,耐磨性能显著提高.涂层在3.5%NaCl溶液中腐蚀性能随着Si含量的增加先增加后降低,当Si含量为1.0时,涂层的腐蚀性能最优.
纳米铜基柔性导电薄膜制备现状及前景
黄永德, 彭鹏, 郭伟, 周兴汶, 程国文, 刘强
当前状态:
[摘要](8) [HTML全文](2) [PDF 4025KB](0)
摘要:
纳米铜基导电薄膜具有高导电、高性价比且易与柔性基材结合等优点,在下一代柔性电子产品领域具有广泛的应用前景. 然而,纳米铜基导电薄膜在制备的过程中易被氧化,成为制备高导电纳米铜基导电薄膜的难题. 文中从油墨配方、印刷方法、烧结方法等方面系统地介绍了纳米铜基柔性导电薄膜的制造方法,着重介绍了目前抗氧化油墨的设计思路,阐明了目前柔性电子先进微纳连接技术的工艺流程,对比了其优缺点及适用范围,并列举了纳米铜基导电薄膜在下一代柔性电子产品领域的典型应用. 在此基础上,对纳米铜柔性导电薄膜制造尚存的主要问题进行了总结,并对其未来发展趋势进行了展望.
镍中间层对铝/镁异种金属搅拌摩擦焊接头微观组织影响
董少康, 马宇航, 朱浩, 王晨霁, 曹志龙, 王军
当前状态:  doi: 10.12073/j.hjxb.20211202002
[摘要](9) [HTML全文](0) [PDF 4408KB](3)
摘要:
采用搅拌摩擦焊(friction stir welding, FSW),引入厚度为0.05 mm镍箔作为中间层,在焊接速度不变条件下,采用不同转速对厚度为4 mm的6061铝合金和AZ31B镁合金进行平板对接,对接头进行系列微观组织表征及力学性能测试,探讨转速对接头中镍颗粒分布状态,金属间化合物(intermetallic compounds, IMCs)种类与分布及接头强度的影响规律. 研究结果表明:与未引入中间层接头相比,引入镍改变了铝/镁异种金属FSW接头焊核区(weld nugget zone, WNZ)中IMCs种类及分布,WNZ存在明显的镁合金与铝合金相间的带状组织,其上分布着絮状Al12Mg17、颗粒状Mg2Ni、层状Al3Mg2及大小不一的镍箔颗粒;随着转速增加,镍箔颗粒分布愈加均匀,Al3Mg2数量相对减少,且脆性Al3Mg2由连续分布逐渐演变为断续分布;当转速为750 r/min时,接头抗拉强度达到最大值,与未引入中间层接头相比,引入镍中间层接头抗拉强度提高了56 MPa,达到镁合金的56.9%.
垂直取向石墨烯包覆泡沫镍复合中间层钎焊C/C复合材料与铌的工艺及性能
朱强, 周佳顶, 赵天眸, 叶茂成, 王泽宇, 雷玉成
当前状态:  doi: 10.12073/j.hjxb.20211214001
[摘要](9) [HTML全文](0) [PDF 2234KB](0)
摘要:
针对碳/碳(C/C)复合材料与铌(Nb)钎焊接头高残余应力问题及高温服役需求,采用等离子体增强化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)方法获得了垂直取向石墨烯(vertically aligned few-layer graphene, VFG)包覆泡沫镍复合中间层,并使用该复合中间层搭配TiNi钎料辅助钎焊C/C复合材料与Nb. 采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、拉曼光谱方法表征VFG及接头的微观组织结构及表面化学状态. 结果表明,钎缝中原位形成了弥散分布的(Ti,Nb)2Ni颗粒及(Ti,Nb)C环状第二相,有效降低了钎缝整体的线膨胀系数,缓解了接头残余应力. 同时,均匀分布的Nb(s.s.)使得钎缝组织保持了良好的高温塑性,接头在1 000 ℃下的抗剪强度达到33 MPa,比无中间层直接钎焊接头的抗剪强度提高了450%.
退火温度对50 mm厚316L电子束焊头微观组织与力学性能的影响
马建国, 陶嘉, 刘志宏, 吴杰峰, 刘振飞, 邓浩祥, 汪志勇
当前状态:  doi: 10.12073/j.hjxb.20211202004
[摘要](7) [HTML全文](1) [PDF 5340KB](2)
摘要:
中国聚变工程实验堆(China Fusion Engineering Test Reactor,CFETR)真空室窗口领圈的组焊采用电子束焊,由于板厚较大,焊后残余应力较大,且焊缝从顶部到底部存在组织不均匀性,需要采用焊后退火处理进一步优化组织性能. 为了探索合适的退火工艺,采用单温区管式炉对50 mm 316L不锈钢电子束焊试样在200 ~ 450 ℃的范围内进行了退火试验,并采用电子背散射衍射(electron backscattered diffraction,EBSD)手段分析了不同退火工艺下接头热影响区及焊缝的晶粒组织. 此外,对不同退火工艺下接头的顶部、中部与底部区域进行了拉伸试验和显微硬度测试. 结果表明,随热处理温度的提高,焊缝及热影响区的位错密度出现下降,由此引起的第3类内应力得到释放;300 ℃热处理后接头不同区域的抗拉强度和断后伸长率都较为优异,且拉伸试样的断口中均未发现大量析出相颗粒; 接头各区域显微硬度在不同退火温度下的变化趋势与抗拉强度的变化趋势近似一致.
X80M管线钢铜衬垫外根焊接头冷裂敏感性分析
文学, 汪宏辉, 钱建康, 卢英民, 郑亮, 雷正龙
当前状态:  doi: 10.12073/j.hjxb.20220408001
[摘要](7) [HTML全文](0) [PDF 4187KB](1)
摘要:
开展了不同装配条件下大厚度、大管径X80M管线钢铜衬垫外根焊接头的冷裂敏感性分析. 采用碳当量法和应力场模拟等方法,研究了不同装配条件对接头冷裂倾向的影响. 结果表明,接头顶部盖面层的热影响区和底部根焊层是X80管线钢焊接接头的最薄弱区域,冷裂倾向最大. 增大对口间隙0.5 mm,焊缝区根焊层的相对碳当量提高16.6%,增大了冷裂倾向. 错边量提高使得接头盖面层热影响区淬硬性增大,冷裂敏感性增大. 错边量和对口间隙增加均会导致焊后残余拉应力的进一步增大,错边量增大也会导致接头错边区域存在应力集中,错边量从0 mm增加为3 mm,其焊缝区根焊层凹角处残余应力峰值增加52.4%. 因此,X80管线钢电弧焊接过程需尽量减小对口间隙和错边量以降低冷裂倾向.
先进封装中铜-铜低温键合技术研究进展
王帅奇, 邹贵生, 刘磊
当前状态:
[摘要](36) [HTML全文](11) [PDF 4517KB](5)
摘要:
Cu-Cu低温键合技术是先进封装的核心技术,相较于目前主流应用的Sn基软钎焊工艺,其互连节距更窄、导电导热能力更强、可靠性更优. 文中对应用于先进封装领域的Cu-Cu低温键合技术进行了综述,首先从工艺流程、连接机理、性能表征等方面较系统地总结了热压工艺、混合键合工艺实现Cu-Cu低温键合的研究进展与存在问题,进一步地阐述了新型纳米材料烧结工艺在实现低温连接、降低工艺要求方面的优越性,概述了纳米线、纳米多孔骨架、纳米颗粒初步实现可图形化的Cu-Cu低温键合基本原理. 结果表明,基于纳米材料烧结连接的基本原理,继续开发出宽工艺冗余、窄节距图形化、优良互连性能的Cu-Cu低温键合技术是未来先进封装的重要发展方向之一.
纳米铜基柔性导电薄膜制备现状及前景
黄永德, 彭鹏, 郭伟, 周兴汶, 程国文, 刘强
当前状态:
[摘要](10) [HTML全文](5) [PDF 4019KB](2)
摘要:
纳米铜基导电薄膜具有高导电、高性价比且易与柔性基材结合等优点,在下一代柔性电子产品领域具有广泛的应用前景. 然而,纳米铜基导电薄膜在制备的过程中易被氧化,成为制备高导电纳米铜基导电薄膜的难题. 文中从油墨配方、印刷方法、烧结方法等方面系统的介绍了纳米铜基柔性导电薄膜的制造方法,着重介绍了目前抗氧化油墨的设计思路,阐明了目前柔性电子先进微纳连接技术的工艺流程,对比了其优缺点及适用范围,并列举了纳米铜基导电薄膜在下一代柔性电子产品领域的典型应用. 在此基础上,对纳米铜柔性导电薄膜制造尚存的主要问题进行了总结,并对其未来发展趋势进行了展望.
Al和Mg元素对吉帕级熔敷金属组织和力学性能的影响
栾宗锋, 邸新杰, 利成宁, 王佳美
当前状态:  doi: 10.12073/j.hjxb.20211201001
[摘要](12) [HTML全文](2) [PDF 2803KB](4)
摘要:
针对吉帕级熔敷金属韧性不足的现状,设计了四组焊丝,研究了Al,Mg元素对金属粉芯焊丝熔敷金属组织和力学性能的影响. 采用扫描电子显微镜对熔敷金属的显微组织进行了表征,通过力学性能测试表征了熔敷金属的力学性能. 结果表明,熔敷金属主要由马氏体、贝氏体构成. 随着熔敷金属中Al,Mg元素的添加量由0Al-0Mg增加至0.3Al-0.9Mg,其氧含量由0.0308%降为0.0143%,聚合贝氏体含量减少,板条马氏体含量增加. 夹杂物由传统的以Fe,Al,Si,Mn等元素的氧化物转变为以Al,Mg氧化物为主的球形细小夹杂物(MgO·Al2O3). 0.3Al-0.9Mg组与0Al-0Mg组相比较,夹杂物的平均尺寸降低了0.13 μm,抗拉强度增加152 MPa,冲击吸收能量增加了11 J(−20 ℃).
激光-MIG复合焊根部驼峰缺陷预测
刘秀航, 叶广文, 黄宇辉, 张艳喜, 冯桑, 高向东
当前状态:  doi: 10.12073/j.hjxb.20211216003
[摘要](16) [HTML全文](4) [PDF 2008KB](5)
摘要:
激光-MIG(melt inert gas)复合焊过程中容易出现根部驼峰缺陷,为了实现焊接过程根部驼峰缺陷的同步预测,研究根部驼峰缺陷预测的算法并对其预测结果进行分析. 采用高速摄像机进行复合焊接过程的实时视觉传感采集,提取焊接过程的正面熔池和匙孔的时序特征信息,并对这些特征信号进行小波包分解(wavelet packet decomposition,WPD)与重构. 应用激光扫描仪获得背部焊缝余高,以此作为驼峰状态标记的依据. 再通过长短期记忆(long short - term memory neural networks,LSTM)神经网络对焊接过程中根部驼峰状态进行预测. 研究表明,WPD-LSTM算法对根部驼峰预测的准确率达到97.85%. 相比其它算法,基于焊接过程正面视觉传感时序特征信息的WPD-LSTM算法预测准确率更高,且预测结果具有较高的连续性,有利于实现对焊接过程根部驼峰缺陷的同步检测与控制.
低功率激光-双电弧焊接钛合金中厚板工艺及机理
杨环宇, 徐信坤, 巴现礼, 陶星空, 刘黎明
当前状态:  doi: 10.12073/j.hjxb.20211212001
[摘要](4) [HTML全文](0) [PDF 4118KB](0)
摘要:
采用单钨极惰性气体保护焊(single tungsten inert gas welding,STIG焊)、双钨极惰性气体保护焊(double tungsten inert gas welding,DTIG焊)、激光-STIG电弧(L-STIG)复合焊和激光-DTIG电弧(L-DTIG)复合焊4种方式对6 mm 厚TA2钛合金进行对接焊试验,实现单面焊双面成形. 结果表明,L-DTIG复合焊的电弧能量更为集中,焊接速度可达680 mm/min. L-DTIG复合焊的热输入为605.5 J/mm,仅DTIG焊的35.5%和L-STIG复合焊的59.0%. L-DTIG复合焊接头的焊缝区晶粒细小,显微硬度可达229.5 HV. 拉伸试样在母材处断裂,接头强度优于母材. 加入激光后,L-DTIG复合焊的电弧等离子体中心导电区在xOzyOz平面电弧分别收缩51.0%、45.5%,电弧根部收缩75.0%. 测得L-DTIG复合焊热源在工件上的电弧压力为3 465 Pa,分别是DTIG焊和L-STIG复合焊的4.17和2.25倍. 较高的电弧收缩比和电弧压力可显著提高焊接效率,降低焊接热输入.
铝合金表面电弧喷涂Ag基涂层及其低温钎焊行为
肖勇, 程钊, 周建军, 张建, 罗丹, 李明雨
当前状态:  doi: 10.12073/j.hjxb.20211208003
[摘要](9) [HTML全文](1) [PDF 2812KB](2)
摘要:
在波导器件中,铝合金壳体较差的润湿性制约了其与微带电路板之间的大面积、可靠低温钎焊连接. 通过电弧喷涂技术在5A06铝合金表面制备了厚度约为80 μm的Ag-15%Ni(质量分数)单一涂层和Ni-5%Al/Ag-15%Ni(质量分数)复合涂层,以提升Sn-Pb钎料在其表面的润湿性. 对比研究了两种涂层的显微结构、涂层界面结合性能、低温钎焊行为及钎焊接头剪切失效机制. 结果表明,涂层与铝合金基板间形成了良好的界面结合,并且两种涂层均具有较好的低温焊接性. 其中,Ag-15%Ni单一涂层与铝合金基板的结合强度为40 MPa,与T2紫铜形成的钎焊接头抗剪强度为26 MPa. 相较而言,Ni-5%Al /Ag-15%Ni复合涂层展现出更佳的涂层结合强度(42 MPa)和钎焊接头抗剪强度(31 MPa).
送丝速度对Ti-3Al-6Mo-2Fe-2Zr钛合金激光填丝焊接头微观组织和拉伸性能的影响
张可召, 蔡嘉梦, 刘栋, 陈锦伊, 包晔峰, 牛红志
当前状态:  doi: 10.12073/j.hjxb.20211106001
[摘要](18) [HTML全文](2) [PDF 5018KB](5)
摘要:
采用Ti-6Al-4V(TC4)焊丝对2mm厚的Ti-3Al-6Mo-2Fe-2Zr钛合金进行激光填丝焊接,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线能谱仪等分析测试方法研究了送丝速度对接头显微组织和力学性能的影响. 结果表明,由于从熔合线至母材受到焊接热作用逐渐递减,热影响区组织依次为单一β相、基体β相 + 初生αp相、基体β相 + 初生αp相 + 少量次生αs相. 焊缝中有针状α'相生成,且分布不均匀. 随着送丝速度的增加,针状α'相的数量增加,尺寸增大. 激光填丝焊接头的抗拉强度及断后伸长率均要低于母材,随送丝速度的增加,接头抗拉强度上升,断后伸长率下降.其原因在于TC4焊丝的加入,促使针状α'相在焊缝中析出,送丝速度加快,造成焊缝中钼当量[Mo]eq降低,析出的针状α'相数量进一步增多,尺寸增大. 针状α'相的析出提高了焊缝强度,当送丝速度大于1.0 m/min时,接头的断裂位置为热影响区.
铝/钛异种金属激光/激光-CMT复合熔钎焊工艺及组织与力学性能
王佳杰, 武鹏博, 胡佩佩, 滕彬, 黄瑞生, 于久灏
当前状态:  doi: 10.12073/j.hjxb.20220617003
[摘要](20) [HTML全文](0) [PDF 6952KB](4)
摘要:
选用5A06铝合金和Ti6Al4V合金为母材,ER4047焊丝和粉状Nocolok钎剂为填充材料,采用激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊两种焊接方法,并对两种焊接接头的微观组织和力学性能进行对比分析. 结果表明,激光熔钎焊与激光-CMT复合焊熔钎焊在合适的焊接工艺下均容易获得连续、稳定的焊接接头. 铝/钛激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊焊缝中部组织均为α-Al固溶体和Al-Si共晶组织.激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊均在钛合金上表面处界面反应层最厚,其厚度分别< 10 μm和< 6 μm.激光熔钎焊焊缝偏钛侧界面主要为锯齿状,激光-CMT复合熔钎焊焊缝偏钛侧界面主要为层片状. 激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊焊接接头均断裂在焊缝区,焊接接头平均抗拉强度分别为252 和209 MPa,激光熔钎焊比激光-CMT复合熔钎焊接头抗拉强度高20%. 激光-CMT复合焊熔钎焊比激光熔钎焊焊接效率提升约1.5倍.
表面张力对激光焊接熔池及匙孔的影响
彭进, 许红巧, 杨晓红, 王星星, 李帅, 李俐群, 张健
当前状态:  doi: 10.12073/j.hjxb.20220502001
[摘要](54) [HTML全文](10) [PDF 2988KB](14)
摘要:
基于FLUENT19.0软件,建立了激光焊接热-流耦合模型,对比分析了不同表面张力温度系数(为负值)对熔池流场的影响. 结果表明,随着表面张力温度系数的减小,熔池后方顺时针漩涡的流动趋势逐渐减弱,甚至消失,而且焊接飞溅的数量增多. 纵截面熔池长度逐渐增加,纵截面熔池流体最大流动速度逐渐增大,熔池横截面的面积逐渐减小.当表面张力温度系数为−2.5 × 10−4 N/(m·K)时,熔池长度平均值为3.28 mm、熔池流体最大流动速度的平均值为2.89 m/s、熔池横截面面积的平均值为4.52 mm2;当表面张力温度系数为−3.5 × 10−4 N/(m·K)时,熔池长度平均值为3.73 mm、熔池流体最大流动速度的平均值为3.53 m/s、熔池横截面面积的平均值为4.03 mm2;当表面张力温度系数为−4.9 × 10−4 N/(m·K)时,熔池长度平均值为4.14 mm、熔池流体最大流动速度的平均值为4.09 m/s、熔池横截面面积的平均值为3.28 mm2.
多孔化高熵合金改善Al-Si合金/钢体系润湿铺展性能机理
郑敏, 杨瑾, 赵一璇, 徐文虎, 檀财旺, 张华
当前状态:
[摘要](67) [HTML全文](8) [PDF 5253KB](5)
摘要:
借助电极感应熔化气雾化法,制备了 FeCoNiCrMn高熵合金粉末;通过真空烧结技术,在钢表面制备了具有不同孔隙率和孔径的多孔高熵合金涂层. 研究了不同烧结工艺参数对多孔涂层孔隙率、孔径以及过渡层厚度的影响. 开展了Al-12Si合金在多孔高熵涂层钢表面的原位润湿铺展试验,探讨了多孔高熵合金涂层对表观接触角和铺展行为的影响规律,深入分析了多孔高熵结构内反应产物的显微组织和相组成. 结果表明,随着烧结温度的升高和保温时间的延长,多孔高熵合金涂层的过渡层厚度逐渐升高,孔隙率及平均孔径逐渐减少. 液态Al-12Si合金液滴在多孔涂层中微通道增强的毛细力作用下,迅速浸润到多孔结构中,并实现了材料表面的完全润湿. 在高熵合金的迟滞扩散效应与高熵效应共同作用下, 界面反应层中金属间化合物的形成受到显著阻碍,界面相结构由富Cr的FCC、富AlFe的BCC以及富AlNi的B2 + 富Al的BCC共晶状结构组成.
胶层-镍箔辅助激光焊钢/镁接头组织与性能
李会明, 周惦武, 王新宇, 贺赵国, 刘金水
当前状态:
[摘要](71) [HTML全文](10) [PDF 6509KB](6)
摘要:
采用钢板在上、镁板在下且添加胶层-镍箔辅助的激光焊接技术,对厚度1.5 mm的DP590双相钢和厚度1.4 mm的AZ31B镁合金进行焊接, 基于热力学计算选择添加箔片元素,分析接头焊缝形貌、显微组织与力学性能,并对接头熔池温度场和流场进行数值模拟. 结果表明,激光功率1 800 W,焊接速度30 mm/s,离焦量为 + 2 mm,流量为15 L/min的氩气保护的工艺条件下,添加镍箔实现了镁/钢冶金连接,同时添加胶层和镍箔,与单一添加镍箔相比,接头平均抗剪强度提高1.73倍;添加胶层,焊缝连续光滑, 镁侧熔池的熔化宽度增大,钢/镁横向结合面积增加,界面处横向和纵向的温度梯度降低,熔池流动速度提高,元素分布的均匀性得到改善,促进了界面元素相互扩散和冶金反应,因此钢/镁接头性能得到大幅提升.
基于不同算法的金属管棒爆炸焊接模拟
缪广红, 胡昱, 艾九英, 祁俊翔, 马秋月, 孙志皓, 马宏昊, 沈兆武
当前状态:  doi: 10.12073/j.hjxb.20211219002
[摘要](115) [HTML全文](30) [PDF 6072KB](21)
摘要:
选取1060铝管/T2铜棒为爆炸复合棒制备材料,T2铜管/Q235钢管为爆炸复合管制备材料,利用ANSYS/LS-DYNA软件并结合拉格朗日法、拉格朗日-欧拉耦合(ALE)法及光滑粒子流体动力学与有限元(SPH-FEM)耦合法三种算法,对一次制备两组爆炸复合管棒的爆炸焊接试验进行数值模拟.结果表明,拉格朗日法的前期建模最为简洁,ALE法其次;模拟过程中SPH-FEM耦合法耗时最多,ALE法耗时最短;三种算法所测得的碰撞速度与理论计算值存在0.9 ~ 5.3 %的误差,其中SPH-EFM耦合法的误差最小,拉格朗日法的误差最大. 利用管材内部的能量累积原理解释了焊接过程中外部复合管出现的扩径情况,并结合T2铜管/Q235钢管复合界面的压力分布验证了所产生的现象.
轧制 + 增材TC4合金电子束焊接接头组织与性能
闫泰起, 吴宇, 程序, 李安, 张述泉
当前状态:
[摘要](534) [HTML全文](262) [PDF 1235KB](51)
摘要:
研究了一种电子束焊接参数对轧制+增材TC4钛合金焊接接头组织影响,分析了焊后钛合金力学性能. 结果表明,轧制侧热影响区合金组织变化较大,离焊缝中心距离越近,β转变组织含量增加,晶粒逐渐转变为等轴晶组织,等轴晶内有集束状马氏体\begin{document}$\alpha '$\end{document}相析出,越靠近焊缝等轴晶尺寸越大;增材侧热影响区组织形态变化较小,β晶粒形态保持柱状晶形态,无等轴晶区产生,晶内组织转变为马氏体\begin{document}$\alpha '$\end{document}相. 焊缝两侧热影响区显微硬度变化趋势相同,均为越靠近焊缝中心,显微硬度越高,焊接重熔区硬度最高,达400 HV左右. 焊接接头力学性能与TC4钛合金锻件相当,且断裂位置均位于激光沉积母材区域.
船用耐蚀钢DH36光纤激光-MIG复合焊接接头组织和性能
高艳, 崔丽, 常耀卿, 顾长石, 贺定勇
当前状态:  doi: 10.12073/j.hjxb.20180320001
[摘要](280) [HTML全文](56) [PDF 1199KB](41)
摘要:
为探索12 mm厚DH36船用耐蚀钢对接用光纤激光-MIG复合焊接工艺,分析了四种不同送丝速度对接头成形、微观组织、拉伸性能及腐蚀性能的影响. 结果表明,在送丝速度为8.5 m/min时可获得成形优良的接头,随着送丝速度的增加,电弧区和激光区焊缝的熔宽均增加. 焊缝区主要由针状铁素体、先共析铁素体和一定量的贝氏体组成,送丝速度对针状铁素体的形态和数量有显著的影响. 增加送丝速度对接头抗拉强度的影响不大,但减小了延伸率,接头延伸率最高达16.5%. 接头极化曲线测试表明,当送丝速度为7.5 m/min时,自腐蚀电流密度最小,腐蚀倾向最低.
窄间隙摆动焊炬电弧传感试验系统的开发
刘文吉, 关真宇, 李亮玉, 岳建锋
当前状态:
[摘要](333) [HTML全文](184) [PDF 945KB](17)
摘要:
为了提高窄间隙焊接摆动电弧传感的精度和可靠性,研究电弧到窄间隙坡口侧壁的距离对电弧传感特征参数的影响规律,通过高精度激光位移传感器测量焊枪相对于坡口中心的位置,基于TMS320F2812和Labview软件,开发了一种能同步采集电弧图像、焊接电压、焊接电流和焊枪摆动位置四路信号的电弧传感试验系统. 采用P-GMAW的焊接方式对开发的试验系统进行测试,结果表明,该系统可靠有效,为深入研究窄间隙摆动电弧传感特征奠定了必要的基础.
T91马氏体耐热钢激光填丝焊工艺
祁小勇, 叶兵, 余世文, 喻亮
当前状态:  doi: 10.12073/j.hjxb.201940
[摘要](442) [HTML全文](115) [PDF 1011KB](39)
摘要:
对5 mm厚T91马氏体耐热钢板激光填丝焊工艺进行研究,分析了热输入对焊缝成型、微观组织、内部气孔数量的影响规律,并对最佳参数焊缝的力学性能进行了检测. 结果表明,采用同质焊丝焊接T91钢时,随着热输入的增加,焊缝宽度变大,焊缝内部气孔数量减少,晶粒度变化不明显,焊缝区与热影响区组织均为回火马氏体;采用功率5 600 W、速度1.2 m/min、送丝速度1.2 m/min的参数焊接可获得内部基本无气孔的焊缝,焊缝显微硬度300 HV,抗拉强度697 Mpa,断裂在母材,180°正弯与背弯曲均未出现裂纹,20,0,–20 ℃下冲击性能均高于母材.
优先发表为 经同行评议确定正式录用的文章按照期刊特定板式排版后的文件,可以根据DOI进行引用。
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直流电热冲击辅助多组分氧化物钎焊SiC陶瓷的工艺及性能
闫耀天, 刘柏深, 曹健, 亓钧雷
当前状态:  doi: 10.12073/j.hjxb.20220707001
[摘要](39) [HTML全文](4) [PDF 2797KB](6)
摘要:
开发了一种直流电热冲击辅助高温钎焊新技术,成功实现了18.77Gd2O3−4.83Y2O3−28.22TiO2−8.75ZrO2−39.43Al2O3多组分氧化物钎料与SiC陶瓷母材之间的钎焊连接. 加热元件采用碳纤维编织体,在20 A直流电流及800 W截断功率下,实现了最佳剪切强度为136.27 MPa的SiC钎焊接头. 多组分氧化物钎料中Al2O3及TiO2组分对实现良好的SiC陶瓷钎焊接头至关重要,其中TiO2组分与SiC在高温下发生反应从而在界面处生成厚度约为10 μm的富Ti界面反应层,Al2O3相向母材中渗入而形成的枝状通道起到钉扎效果,有利于提升钎焊接头整体强度. 热输入过大时,SiC母材严重分解,大量C元素向钎缝区扩散,导致钎缝区出现明显裂纹缺陷,剪切强度降低至约60 MPa,断裂完全发生于钎缝区.
热老化与热循环条件下Bi对Sn-1.0Ag-0.5Cu无铅焊点界面组织与性能的影响
杨蔚然, 季童童, 丁毓, 王凤江
当前状态:  doi: 10.12073/j.hjxb.20220709003
[摘要](26) [HTML全文](8) [PDF 1935KB](8)
摘要:
研究了在热老化和热循环过程中Bi的添加对低银无铅钎料Sn-1.0Ag-0.5Cu (SAC105)的BGA焊点界面微观组织演变的影响,分析了Bi的添加对SAC105微焊点热老化与热循环剪切性能的影响. 结果表明,Bi元素添加量为2%(质量分数)时,对热循环过程中微焊点界面处金属间化合物(IMC)层整体厚度的增加起到抑制作用,同时阻碍了热循环过程中因焊点热失配导致的IMC层破碎. 但是Bi的添加促进了界面IMC层中Cu3Sn层的生长,因此在经过20天以上热老化处理后SAC105-2Bi微焊点界面IMC层厚度与SAC105微焊点接近. 此外,Bi的添加可以显著提升热循环处理后SAC105微焊点的抗剪切能力. SAC105-2Bi微焊点的剪切力学性能受到热循环处理的影响较小. 与SAC105微焊点相比,SAC105-2Bi微焊点的断裂模式更早地从韧性断裂向脆性断裂转变,因此Bi的添加降低了SAC105微焊点的热循环可靠性.
波动工况下点焊质量在线预测及模型解释
吕天乐, 齐苗苗, 闫德俊, 黎书华, 夏裕俊, 李永兵
当前状态:  doi: 10.12073/j.hjxb.20220702002
[摘要](33) [HTML全文](4) [PDF 1674KB](3)
摘要:
基于电阻点焊过程的多传感信号特征,面向多种板材组合建立焊点质量在线预测模型,研究了异常工况波动对四类机器学习回归模型的影响,分析了不同模型和输入变量对含异常工况试验数据集的适应性,并采用Shapley值、t-SNE等方法对波动工况下的模型性能进行解释.结果表明,高斯过程回归模型和电阻 + 力信号具有最佳的熔核直径预测性能,焊接电流、热输入能量和电极位移峰值特征对于波动工况具有良好普适性.此外,异常工况引起的信号特征分布差异会显著影响回归预测模型的泛化性能,应尽量减少训练集与数据集差异以提高焊点质量预测的准确性.
BaCe0.7Zr0.1Y0.1Yb0.1O3-δ质子导电陶瓷与不锈钢的空气反应钎焊分析
司晓庆, 苏毅, 李淳, 亓钧雷, 曹健
当前状态:  doi: 10.12073/j.hjxb.20220706003
[摘要](27) [HTML全文](4) [PDF 5451KB](4)
摘要:
针对质子陶瓷燃料电池堆中BaCe0.7Zr0.1Y0.1Yb0.1O3-δ (BCZYYb)质子导电陶瓷与Crofer22APU不锈钢的连接难题展开研究,探究了Ag-CuO钎料在BCZYYb陶瓷表面的润湿性能,分析了CuO与陶瓷反应对钎料润湿的驱动作用. 研究了Ag-CuO钎料的空气反应钎焊工艺,在1010 ℃/20 min工艺条件下实现了质子导电陶瓷与不锈钢的无缺陷连接,分析了接头两侧界面连接特性以及接头元素分布规律. 结果表明,CuO与陶瓷基体中BaO的反应促进了钎料润湿,钎料扩散进入陶瓷基体形成了较厚的渗透层,CuO与不锈钢保护层 (Mn, Co)3O4的反应促进了保护层致密化,保护层在连接过程对不锈钢基体起到了良好的保护作用. 系统分析了CuO含量对接头组织与性能的影响规律,采用Ag-CuO(2%,质量分数)钎料获得了最高接头剪切强度(21.6 MPa),综合评定了钎缝两侧界面反应对接头性能的影响.
铝合金激光-多股绞合焊丝MIG复合焊接头组织与性能分析
徐锴, 武鹏博, 李琳琳, 黄瑞生, 梁晓梅, 梁裕
当前状态:  doi: 10.12073/j.hjxb.20210813001
[摘要](36) [HTML全文](11) [PDF 4627KB](10)
摘要:
选用1 × 3结构的ER5356铝合金多股绞合焊丝,进行5A06铝合金激光-多股绞合焊丝MIG复合焊对接试验,通过金相、扫描电镜、电子背散射衍射、拉伸和硬度测试等方法对20 mm厚焊接接头的微观组织和力学性能相关性进行分析. 结果表明,铝合金激光-多股绞合焊丝MIG复合焊工艺性较好,焊缝主要由α(Al)基体和弥散分布的Al3Mg2第二相组成,焊缝中心区以等轴晶为主,晶粒的平均尺寸为34.83 μm;热影响区晶粒细小,存在回复再结晶,晶粒的平均尺寸为10.21 μm. 焊接接头硬度在75 ~ 90 HV之间,其中熔合区硬度值最低,为母材硬度值的84.6 %;焊接接头平均抗拉强度292 MPa,为母材抗拉强度的84 %,拉伸试件断口断裂位置为熔合区附近,呈现出韧性断裂特征.
电流对7075-T6铝合金双丝脉冲冷金属过渡焊接接头组织和力学性能的影响
张泽桦, 李小强, 朱德智, 屈盛官, 王学程
当前状态:  doi: 10.12073/j.hjxb.20220703002
[摘要](59) [HTML全文](12) [PDF 12025KB](17)
摘要:
为提高7075-T6铝合金熔化焊接接头性能,提出了一种双丝脉冲冷金属过渡(DW-CMTP)焊接方法,并研究了双丝平均电流大小对6 mm厚7075-T6铝合金对接接头组织和力学性能的影响. 结果表明,通过调控主、从丝电流可实现DW-CMTP焊接过程无明显飞溅且焊后接头成形效果良好;增加主、从丝平均电流分别能够促进熔深和熔宽;提高主丝平均电流可增大气泡上浮力,提高从丝平均电流则可加强熔池流动,以致均促进了焊缝中气体逸出,且从丝平均电流的增大对气孔降低效果更为显著;接头强度随主丝平均电流增大呈现先增加后降低的趋势,随从丝平均电流的增大则呈现先降低后增加的趋势,焊接接头最大强度达到389 MPa,为母材强度的70.8%.
双丝电弧增材制备Al-Mg-Zn-Cu-Sc铝合金工艺与组织性能
林三宝, 夏云浩, 董博伦, 蔡笑宇, 范成磊
当前状态:  doi: 10.12073/j.hjxb.20220710001
[摘要](42) [HTML全文](5) [PDF 2157KB](11)
摘要:
为改善Al-Zn-Mg-Cu铝合金电弧增材过程中出现的工艺和缺陷问题,性能调控思路,利用双丝电弧增材技术,制备了Al-Mg-Zn-Cu-Sc合金. 根据电弧增材过程中的工艺以及成形情况,对该工艺中的送丝位置,送丝速度以及变极性频率等工艺参数进行分析. 通过工艺试验得到气孔含量较少和成型情况较好的参数并进行双丝电弧增材制造. 分析了不同扫描速度下的制备Al-Mg-Zn-Cu-Sc合金组织以及力学性能,对微观组织和试样失效区域进行观察,确认了断裂类型和组织特点. 最终得到双丝电弧增材技术制备Al-Mg-Zn-Cu-Sc铝合金的工艺区间,明确了沉积态Al-Mg-Zn-Cu-Sc铝合金的基本组织特点.
显示方式:
研究论文
基于响应曲面法的铝合金激光封边焊接
成奇, 郭宁, 付云龙, 张迪, 张帅, 何金龙
2022, 43(10): 1-10.   doi: 10.12073/j.hjxb.20210903001
[摘要](125) [HTML全文](17) [PDF 4554KB](67)
摘要:
采用响应曲面法对2A12铝合金激光封边焊接进行了研究,结果表明,2A12铝合金激光封边焊接焊缝几何特征的主要影响因素依次为离焦量、焊接速度和激光功率. 2A12铝合金激光封边焊缝的显微组织自熔合线向上依次呈现较粗大的胞状树枝晶、细小的胞状树枝晶和等轴晶. 在熔合线附近和过渡区域,强化相沿晶界分布;而在焊缝中心区域,还有少量强化相分布于晶粒内部. 与正离焦量相比,负离焦量时,焊缝的晶粒尺寸较大并且镁元素烧损也更加严重,使得强化相CuMgAl2含量降低,导致强化效果减弱和焊缝硬度降低. 离焦量为 + 2 mm和−2 mm时,激光封边焊接的气密性均良好.
GCr15表面TiC/Fe复合层的制备及其与基体结合性能分析
赵娜娜, 姚特立, 王子晗, 章晨曦, 王乐豪, 李淑娟
2022, 43(10): 11-16.   doi: 10.12073/j.hjxb.20211126001
[摘要](97) [HTML全文](4) [PDF 2604KB](22)
摘要:
研究以GCr15和TC4为原料,采用热压扩散原位反应在GCr15表面制备TiC/Fe复合层. 利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、自动划痕仪和显微硬度仪测试表征复合层的物相组成、显微组织、复合层的界面结合性能和显微硬度的变化. 结果表明,在1000 ℃和40 MPa条件下保温2 h,4 h和6 h后,TiC/Fe复合层厚度分别为5 μm,7 μm和10 μm,复合层厚度均匀,与基体界面平整,其表面物相组成仅为TiC和α-Fe相,复合层的显微硬度最高达到2453.7 HV0.05,约为轴承钢基体的5倍. 显微划痕与拉伸试验可知1000 ℃和40 MPa条件下保温4 h所得复合层与基体界面结合的临界载荷为58.5 N,界面结合强度大于221 MPa,表明热压扩散原位制备GCr15表面TiC/Fe复合层与基体之间具有优异的结合性能,对基体保护作用良好.
基于解析算法与J积分法的耐候钢接头疲劳裂纹扩展分析
李宁, 王宗正, 赵子豪, 王晖, EkkarutViyanit
2022, 43(10): 17-23.   doi: 10.12073/j.hjxb.20220121003
[摘要](98) [HTML全文](6) [PDF 2431KB](25)
摘要:
为准确描述焊接接头疲劳裂纹在扩展中的动态过程,借助多阵元超声相控阵设备对12 mm厚耐候钢对接接头的表面裂纹扩展动态进行实时监测,得到半椭圆形裂纹深度、长度与寿命的演化关系.借助Abaqus建立有限元分析模型,将裂纹几何变化历程输入,计算裂纹尖端7个方向的能量释放率,获得裂纹尖端应力强度因子幅值.将裂纹尖端(θ = 90º)的K值与BS7910标准中推荐解析公式对比分析,其结果吻合性好.在此基础上,分别采用简化公式与两阶段扩展模型计算试样的疲劳寿命. 结果表明,两阶段裂纹扩展模型能准确地预测对接接头裂纹的疲劳寿命,且与试验结果高度吻合.
高镁铝合金搅拌摩擦交叉焊接头微观组织与力学性能
林志成, 赵运强, 闫德俊, 刘莉, 董春林
2022, 43(10): 24-30.   doi: 10.12073/j.hjxb.20220510001
[摘要](60) [HTML全文](9) [PDF 7294KB](22)
摘要:
为满足大型铝合金船舶壁板的制造需求,对新一代高镁铝合金进行了搅拌摩擦交叉焊接试验. 结果表明,交叉焊接头成形良好,搅拌区晶粒尺寸最小,热力影响区晶粒形态没有明显方向性,与单道搅拌摩擦焊相比,交叉焊接头搅拌区晶粒组织更细. 显微硬度测试结果表明,交叉焊接头显微硬度变化范围较小,前进侧接头软化明显;拉伸试验测试结果表明,交叉焊接头抗拉强度为340 MPa,为母材强度的87%,对比搅拌摩擦焊接头抗拉强度358 MPa略微降低,在热影响区断裂,断裂方式为45°韧性断裂;疲劳裂纹萌生于焊缝底部,在最大应力150 MPa下循环超2 × 106次未断裂,疲劳性能良好,瞬断区断裂方式为韧性断裂.
SiO2-BN复相陶瓷润湿性及其接头微观组织
杨景红, 刘甲坤, 付曦, 魏文庆, 叶超超, 刘永胜, 张丽霞
2022, 43(10): 31-36.   doi: 10.12073/j.hjxb.20210908002
[摘要](100) [HTML全文](8) [PDF 3586KB](21)
摘要:
采用座滴法开展Ag-21Cu-4.5Ti合金钎料对SiO2-BN复相陶瓷润湿与铺展行为研究. 利用SEM、XRD分析润湿界面微观组织以及形成机理. 通过调控SiO2-BN复相陶瓷中BN含量,研究Ag-21Cu-4.5Ti/SiO2-BN复相陶瓷润湿体系的润湿模型. 结果表明,Ag-21Cu-4.5Ti/SiO2-BN复相陶瓷润湿体系的典型界面反应产物为TiN和TiB2,随着体系BN含量的增加,润湿性逐渐变好. 对SiO2-BN复相陶瓷与Nb进行钎焊试验,典型界面组织为SiO2-BN复相陶瓷/TiN + TiB2/Ti2Cu + (Ag,Cu)/(βTi,Nb)/Nb. 接头抗剪强度随着钎焊时间升高先增大后减小,当钎焊温度为880 ℃,保温时间10 min时,钎焊接头抗剪强度最高,到达39 MPa.
超声辅助激光连接金属与塑料试验分析
陈玉娇, 刘全军
2022, 43(10): 37-42.   doi: 10.12073/j.hjxb.20211004001
[摘要](66) [HTML全文](7) [PDF 1460KB](18)
摘要:
采用响应曲面设计方法RSM (Response Surface Methodology)对超声辅助激光焊接钛和聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的参数进行优化,主要研究了激光功率、超声振幅和间歇性超声作用时间对接头强度,气泡缺陷及焊接过渡层厚度的影响. 并利用X射线光电子能谱仪(XPS)分析了超声波作用时间和振幅对连接界面有益化学键形成的影响. 结果表明,激光功率、超声振幅和超声作用时间对焊接强度的影响规律是相同的,即在达到最大值之后,随着参数值的增加而减小. 当激光功率为60 W时,超声波作用时间或超声波振幅的增大都会促进Ti-C键的生成,使焊接过渡层厚度增加. 试验还表明,当激光功率小于65 W时,辅助超声波的引入可以引起气泡流动,有效减小气泡缺陷.
基于生成对抗网络的小样本激光焊接缺陷数据集生成
肖思哲, 刘振国, 闫志鸿, 李敏, 黄及远
2022, 43(10): 43-48.   doi: 10.12073/j.hjxb.20220429003
[摘要](106) [HTML全文](27) [PDF 1436KB](27)
摘要:
为了提升深度学习模型在不均衡小样本激光焊接表面缺陷数据集上的性能,优化了小样本数据量输入下的对抗生成网络(Generative Adversarial Network, GAN)模型. 通过对比激光焊接缺陷和其他用于测试对抗生成网络的公共数据集在特征复杂度上的区别,设计了一种全新的OCM (one class mixup)模块,并将其引入至针对有限样本的stylegan2-ada中,以提升GAN的性能,加快其收敛. 试验结果表明,在分类模型上,通过OCM-stylegan2-ada生成的数据集,比原始数据集性能提升40%,比使用mixup和stylegan2-ada增强后的数据集性能上提升20%,同时生成的焊接缺陷图片质量大幅提升.
选区激光熔化制备多孔结构的成形偏差及力学性能与压缩失效分析
徐榕蔚, 张振杰, 刘清原, 张光辉, 龙芋宏
2022, 43(10): 49-56.   doi: 10.12073/j.hjxb.20211005001
[摘要](57) [HTML全文](5) [PDF 4748KB](18)
摘要:
因多孔结构轻质高强度、力学性能可调节的特点,被广泛用于骨骼医疗、航空航天等领域. 为了探索多孔结构选区激光熔化(Selective Laser Melting, SLM)成形误差与压缩失效性能,以钻石型晶格和六孔开口球形两种多孔结构为例,采用理论预测与试验测试研究SLM制造多孔结构的压缩力学行为,使用ANSYS软件对所研究的多孔结构进行准静态压缩模拟,并对SLM成形的多孔结构进行单轴压缩试验,最后结合仿真和试验,观测和分析它们的变形过程和失效机制. 对比后发现数值设计的多孔结构尺寸与最终制造的结构存在偏差,导致力学性能理论值与试验值存在一定差异,但应力应变场变化规律一致. 试验结果表明,在孔隙率50% ~ 80%时,钻石型晶格结构屈服强度为31.85 ~ 182.13 MPa,弹性模量为1.45 ~ 2.30 GPa;六孔开口球形结构屈服强度为35.19 ~ 130.64 MPa,弹性模量为1.59 ~ 2.90 GPa,不同多孔结构随孔隙率的增大,力学性能变化趋势不一致.
薄板TC4钛合金TIG电弧和激光焊接接头晶粒尺寸与微观组织
李军兆, 孙清洁, 于航, 张鹏程, 刘一搏, 曾宪山
2022, 43(10): 57-62, 70.   doi: 10.12073/j.hjxb.20211015001
[摘要](70) [HTML全文](17) [PDF 5686KB](19)
摘要:
对薄板TC4钛合金进行TIG电弧和激光焊接技术研究,重点分析了TIG焊接电流、焊接速度和激光输出功率对TC4钛合金焊接接头晶粒尺寸、微观组织和显微硬度的影响规律. 试验结果表明,在实现薄板TC4钛合金完全熔透的条件下,激光焊接具有更小热输入,接头焊缝区和热影响区宽度也显著降低. TIG焊接接头晶粒尺寸随热输入增加,呈现增加趋势. 随距焊缝中心位置增加,焊接接头晶粒尺寸均逐渐降低. TC4钛合金激光焊接接头焊缝区呈现魏氏组织特征,针状α'马氏体细小. 近缝热影响区组织为网篮状α'马氏体,而近母材热影响区为未转变α相和针状α'马氏体的双相组织. 随距焊缝中心位置增加,马氏体生成量逐渐减少,焊缝显微硬度值呈现降低趋势;同时相比于TIG焊接,TC4激光焊接接头具有更高的显微硬度.
焊前热处理对440C不锈钢电子束焊接接头组织与性能的影响
代一博, 房卫萍, 彭翰林, 胡永俊, 易耀勇, 易朋
2022, 43(10): 63-70.   doi: 10.12073/j.hjxb.20211020001
[摘要](65) [HTML全文](8) [PDF 4058KB](11)
摘要:
研究了焊前退火和调质2种热处理工艺对440C不锈钢电子束焊接接头的组织和力学性能的影响,分析了2种状态下的组织演变规律、接头拉伸力学性能和硬度分布特点. 结果表明:2种热处理状态的板材经过电子束焊接后,焊缝成形良好,焊缝区域均为马氏体和残留奥氏体组织,呈现出非平衡凝固组织,碳及合金元素以固溶形式存在于马氏体及残余奥氏体中,焊缝区域硬度达到398 HV. 焊前经调质热处理后,母材基体由铁素体转变成回火马氏体和残余奥氏体混合组织,同时部分碳化物固溶在基体组织中,使基体组织硬度提高了60%. 与焊前退火态相比,焊前调质热处理板材经电子束焊接后,可使焊接接头抗拉强度提高20%,焊接热影响区硬度提高35%,但接头的塑性变形能力有所下降,断裂均发生在热影响区.
基于激光熔覆再制造PDC钻头的机器人仿真分析
祖海英, 卢兴宇, 宋玉杰, 李大奇
2022, 43(10): 71-76.   doi: 10.12073/j.hjxb.20211008001
[摘要](60) [HTML全文](7) [PDF 1711KB](9)
摘要:
为了降低PDC钻头维修成本以及钻井周期,基于激光熔覆再制造技术,提出用机器人实现对钻头的再制造. 基于逆向工程,对PDC钻头进行数据采集,再对获取的钻头点云数据进行数据处理、三维重构,构造出与实体PDC钻头相同的三维模型. 利用软件Geomagic布尔运算得出工件缺损部位,在软件NX1899中利用等距平面族Γ与钻头修复部位相交,实现对曲面零件的路径规划. 对机器人末端焊枪修复PDC钻头轨迹进行仿真模拟,利用软件PQart模拟工作环境中工件相对于机器人的位置,实现对机器人的轨迹优化. 调整机器人末端焊枪位姿,提高修复后PDC钻头的表面性能. 验证了所述方法的可行性,为激光熔覆再制造技术修复复杂曲面提供了参考.
基于组合神经网络的钨极氩弧焊环境负荷预测
蒋伟琪, 黄海鸿, 刘赟, 李磊, 刘志峰
2022, 43(10): 77-85.   doi: 10.12073/j.hjxb.20211104002
[摘要](78) [HTML全文](6) [PDF 1540KB](15)
摘要:
以钨极氩弧焊为例,搭建焊接环境负荷定量预测模型.通过正交试验法确定GTAW环境负荷排放的关键影响因素为焊接电流、喷嘴高度和焊接时间;建立基于RBF-BP(Radial Basis Function-Back Propagation)组合神经网络的GTAW环境负荷排放模型,对不同焊接参数下的环境负荷进行预测.结果表明,RBF-BP组合神经网络模型的预测结果(平均误差6.63%)与实际值拟合程度高;焊接电流、喷嘴高度、焊接时间与各环境负荷产生量均呈正相关趋势.建立的预测模型可为降低焊接环境负荷排放和制定合理焊接工艺路线提供数据支持.
X70管线钢在役焊接损伤演化模型与数值模拟
谷世伟, 徐良, 杨海锋, 张洪杰, 韩涛
2022, 43(10): 86-92, 100.   doi: 10.12073/j.hjxb.20220307001
[摘要](53) [HTML全文](8) [PDF 2442KB](15)
摘要:
以X70管线钢为研究对象,进行了不同温度和应变速率下的高温拉伸试验,获得了初始损伤阈值应变、临界损伤断裂应变、临界损伤值等损伤模型参数,建立了基于BONARO模型的损伤演化方程;模拟在役焊接损伤演化过程,并与在役焊接试验结果对比,研究介质压力、壁厚对在役焊接损伤演化行为的影响规律,研究发现在役焊接过程中,熔池下方内壁处最大熔深处后方1 ~ 2 mm区域为失效高风险区,损伤值在壁厚方向上由熔合线向内壁递减,管内介质压力的减小、壁厚的增大都会在一定程度上减小在役焊接过程中熔池下方的损伤值,从而减小烧穿失效的风险.
95W-5Ta激光粉末床熔融应力场演变及变形控制
薛凌峰, 周博康, 李俊峰, 魏正英
2022, 43(10): 93-100.   doi: 10.12073/j.hjxb.20211011001
[摘要](47) [HTML全文](10) [PDF 4015KB](11)
摘要:
以95W-5Ta混合粉末研究对象,针对95W-5Ta激光粉末床熔融工艺成形过程中存在的热应力较大和变形严重的问题,基于有限元方法对成形中应力场演变过程进行数值模拟. 模拟结果表明,应力变化是一个多重循环过程,增大激光功率和降低扫描速度都会导致热应力增大,分区扫描策略能使热应力均匀分布,避免在零件的敏感区域出现应力集中. 通过开展工艺实验分析影响变形量的因素,发现变形程度对激光功率更加敏感,同时与扫描线长度、层间交错角和扫描策略有关. 试验表明,采用较短的扫描线、67°层间交错角和较小的分区扫描能获得较小的变形量.
高匹配搭接角焊缝力学性能及应用效果分析
许彦, 刘迎来, 聂向晖, 丰振军, 李亮, 杨锋平
2022, 43(10): 101-105.   doi: 10.12073/j.hjxb.20211021001
[摘要](93) [HTML全文](3) [PDF 3544KB](17)
摘要:
采用等匹配和高匹配焊材完成了高钢级B型套筒修复高钢级管道的试验研究. 结果表明,等匹配焊接和高匹配焊接的角焊缝焊接接头都具有良好的拉伸强度和冲击韧性,高匹配焊接接头熔覆金属的冲击韧性略低于等匹配,其焊接接头延展性略差;施焊后等匹配搭接角焊缝未发现焊接缺陷,焊接接头维氏硬度最大值为293 HV10,出现在角焊缝外表面与套筒搭接焊缝处;高匹配搭接角焊缝出现了起源于角焊缝外表面层的横向裂纹,且该焊接接头硬度整体偏高,最大值出现在外表面中心位置焊缝处,为403 HV10,与裂纹起裂位置对应,其产生原因与焊接过程中不同部位熔池金属冷却速率有关,尤其是外表面盖面焊处冷却速度较快,外壁层硬度值异常偏高,萌生裂纹.因此建议搭接角焊缝焊接焊材选择时,在不影响密封和承载前提下,可尝试降低焊缝匹配强度等级.
高碳钢片对铝硅镀层热成形钢激光焊接接头组织性能的影响
叶硕, 邸洪双, 张郑辉, 张进, 王晓南
2022, 43(10): 106-112.   doi: 10.12073/j.hjxb.20211027004
[摘要](48) [HTML全文](5) [PDF 3199KB](14)
摘要:
以45号碳钢薄片为夹层,利用CWX3000光纤激光器对1.5 mm厚的铝硅镀层热成形钢进行激光焊接试验,研究焊缝碳含量对焊接接头显微组织和力学性能的影响. 试验结果表明,碳钢薄片的加入使焊缝碳含量增加,奥氏体相区扩大,焊缝δ铁素体的体积分数由17.3%降低至4.5%,焊缝平均硬度由425 HV增加至557 HV,焊接接头的抗拉强度由980 MPa增加至1 280 MPa,杯突值由1.7 mm增加至3.2 mm,抗拉强度及成形性能均有所提升.
空间多位置摆动激光填丝焊接熔池动态行为及焊缝成形
李军兆, 孙清洁, 张清华, 刘一搏, 甄祖阳, 康克新
[摘要](172) [HTML全文](14) [PDF 1301KB](27)
摘要:
以316L奥氏体不锈钢管道为研究对象,在摆动激光焊接研究基础上,对管道多位置激光填丝焊接熔滴过渡和焊缝成形展开研究,分析焊接熔池动态特征,优化各位置区间工艺参数,进而实现管道全位置激光焊接. 结果表明,摆动激光束周期性的作用于填充焊丝,产生的反冲压力能够促进熔滴过渡,使得焊丝始终以“液桥”形式向熔池过渡;同时摆动激光增强了熔融金属侧向流趋势,提高熔池界面表面张力,削弱空间多位置下重力对熔池形貌的影响,保证各空间位置熔池均能稳定存在,焊缝成形连续均匀.
TA2/ Co13Cr28Cu31Ni28/ Q235脉冲TIG焊接头组织与性能
裴龙基, 胡志月, 瞿龙, 蒋淑英, 张军利
[摘要](151) [HTML全文](22) [PDF 2526KB](22)
摘要:
针对钢与钛之间因物化性能差异大,焊接过程易产生大量金属间化合物而难以实现可靠连接的问题,依据焊缝金属固溶高熵化思路,选用Co13Cr28Cu31Ni28高熵合金作为中间过渡层对TA2钛和Q235钢进行脉冲钨极氩弧焊,并对Co13Cr28Cu31Ni28高熵合金及接头的组织和性能进行分析研究. 结果表明,Co13Cr28Cu31Ni28主要是双相面心立方结构,分别为富Cu的晶间和晶内面心立方结构,强度和塑性良好;焊接接头两部分焊缝均成形良好,无气孔、裂纹等缺陷,焊缝组织均为简单的固溶体结构,Q235侧焊缝主要为面心立方结构相,TA2侧焊缝主要由简单的体心立方结构和面心立方结构相构成,以体心立方结构相为主;焊接接头抗拉强度为224 MPa,在TA2侧靠近高熵合金的熔合线处断裂,主要由于生成了脆性的Cr3O8,断口有较多韧窝和一部分解理面,为混合断裂,表现出一定的韧性断裂特征.
马鞍形焊缝焊接机器人设计与建模分析
程晓飞, 高胜, 李军, 潘云龙, 李海超
[摘要](122) [HTML全文](14) [PDF 1568KB](16)
摘要:
针对目前马鞍形焊缝焊接装备灵活性差,自动化程度低,接头质量稳定性不足等问题,开发了一种新型的管外锚固式四轴焊接机器人. 通过对机器人机构合理简化建立了D-H连杆坐标系,推导了机器人的正逆运动学表达式,并结合机器人关节变量的限位值确定了逆运动学解的唯一性. 通过MATLAB软件对机器人运动学进行了仿真,仿真结果表明,推导的正逆运动学方程模型完全正确. 通过制作样机进行焊接试验,结果表明,焊缝成形致密美观,机器人焊枪末端在xyz方向的误差均在±0.35 mm以内,完全满足工程上自动化焊接的需要,为马鞍形焊缝焊接机器人的连续轨迹控制和离线规划提供了依据和算法支持.
空心钨极同轴填丝焊接丝弧交互作用机制
杨义成, 杜兵, 黄继华, 黄瑞生, 陈健, 徐富家
[摘要](118) [HTML全文](17) [PDF 3377KB](14)
摘要:
空心钨极同轴填丝焊接焊丝与电弧(丝-弧)交互过程是决定焊接质量的关键.首先利用高速摄像观察分析了空心钨极电弧与实心钨极电弧形态,及其对焊缝成形特征的影响规律,然后构建了熔丝过程受力模型,系统分析了同轴填丝焊接过程中熔滴形成及过渡过程动力学特征.结果表明,空心钨极电弧表面辐照区域大于实心钨极,在大电流工艺条件下焊缝成形稳定;熔滴形成阶段,焊丝末端熔滴处于静力平衡状态,在较大表面张力作用下,无法自发从焊丝末端直接过渡进入熔池;熔滴过渡阶段,部分电流从焊丝流过,产生电磁收缩力,引起焊丝与熔池之间的熔滴摆动.
活性元素Ti和SiO2界面结合机制的第一性原理计算
薛海涛, 魏鑫, 郭卫兵, 张小明
[摘要](319) [HTML全文](13) [PDF 1064KB](11)
摘要:
Ti元素是钎焊SiO2f/SiO2复合材料重要的活性元素,因此,使用第一性原理计算研究了Ti和SiO2的界面结合机制. 分别建立了两种不同的终止面和化学计量比的界面,使用界面分离功、电子行为和界面能研究了界面原子间的结合. 结果表明,在O终止界面中,界面处Ti和O形成很强的离子-共价键,界面分离功最大可达到8.99 J/m2. 在Si终止面界面中,Ti和Si形成共价-离子键,界面分离功为2.65 J/m2. 在温度为1 173 K时,当Si的活度大于e−35时,富Si界面的界面能更低,界面倾向于形成Ti-Si化合物. 当Si的活度小于e−35时,富O界面在热力学上更加稳定,界面倾向于形成Ti-O化合物. SiO2中的Si被Ti置换出后,Si扩散进入钎料,活度升高,与钎料中的Ti反应生成Ti-Si化合物,所以界面结构为SiO2/Ti-O化合物/Ti-Si化合物/钎料.