亞穩(wěn)材料的快速凝固連接.pdf

1、本文采用微型電容儲能焊裝置,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)和熔核形成機制,理論計算了熔核冷卻速率,并對接頭的力學性能進行了表征。研究結(jié)果表明： 采用微型電容儲能焊機可實現(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1.65×106K/S,熔核及其周邊箔材組織細小均勻,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)動的Marangoni運動作用下向熔核中

3、心遷移、凝并和長大,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相液滴的運動速度呈線性增大。電極壓力和焊接電壓對接頭剪切強度影響顯著,當U=75V,F=14N時,接頭剪切強度最高,達241MPa。 XRD和TEM分析結(jié)果表明,電容儲能焊亦可實現(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8.08×106K/s。由于非晶合金電