亞穩(wěn)材料的快速凝固連接.pdf

1、本文采用微型電容儲(chǔ)能焊裝置,建立以高能密度、高冷速為特征的快速凝固連接條件,分別對(duì)急冷Ni-Si共晶合金、Fe-Cu包晶合金和Zr基非晶合金三種不同類型的低維亞穩(wěn)態(tài)箔材進(jìn)行了快速凝固連接的研究。分析了接頭組織形態(tài)和熔核形成機(jī)制,理論計(jì)算了熔核冷卻速率,并對(duì)接頭的力學(xué)性能進(jìn)行了表征。研究結(jié)果表明： 采用微型電容儲(chǔ)能焊機(jī)可實(shí)現(xiàn)亞穩(wěn)態(tài)箔材的快速凝固連接,接頭具有明顯的快速凝固組織特征。在厚度為35-45μm的Ni-Si合金箔帶的點(diǎn)焊接

2、頭中獲得了直徑約為102μm、高度約48μm的規(guī)則扁球狀熔核,熔核為均勻細(xì)小的等軸晶組織,熔合區(qū)寬度約2～3μm,與熔核區(qū)毗鄰的箔材組織無粗化跡象。接頭的冷卻速率達(dá)7.82×106K/s。 Fe-Cu包晶合金的快速凝固連接接頭冷卻速率高達(dá)1.65×106K/S,熔核及其周邊箔材組織細(xì)小均勻,晶粒尺寸在1～2μm范圍內(nèi)。在快速凝固連接條件下,熔核中產(chǎn)生了液相分離,富Fe相的小液滴在溫度梯度驅(qū)動(dòng)的Marangoni運(yùn)動(dòng)作用下向熔核中

3、心遷移、凝并和長(zhǎng)大,最終形成一種第二相向中心偏聚的組織結(jié)構(gòu)；隨著溫度梯度的增大,富Fe相液滴的運(yùn)動(dòng)速度呈線性增大。電極壓力和焊接電壓對(duì)接頭剪切強(qiáng)度影響顯著,當(dāng)U=75V,F=14N時(shí),接頭剪切強(qiáng)度最高,達(dá)241MPa。 XRD和TEM分析結(jié)果表明,電容儲(chǔ)能焊亦可實(shí)現(xiàn)Zr基非晶合金的焊接,獲得的接頭仍然保持非晶態(tài)結(jié)構(gòu),而沒有晶化現(xiàn)象發(fā)生。熔核的凝固主要集中在焊接過程的前100μs,冷卻速率高達(dá)8.08×106K/s。由于非晶合金電