随着新材料、新工艺、新设备的不断涌现,异种金属焊接而成的复合零部件在工程机械和其它工程领域中应用越来越普遍,它不仅能充分利用各种不同材料的优异性能,达到工程中使用上的要求,而且还能节约成本,提高经济效益。复合零部件强度和使用寿命在很大程度上取决于焊接接头的性能及其工艺,因此对其显微组织结构的形成机理和转变特征的研究显得更为迫切,而在这个方面可以说还是一个薄弱环节。在异种金属焊接接头中,由于会形成一个组织、结构、化学成分和机械性能等与母材金属非常不同的过渡区,或称熔合区,并对接头的使用寿命起着决定性的作用,因此对异类接头熔合区的研究就显得尤为重要。本工作综合应用扫描电子显微技术、透射电子显微技术、金相观察、机械性能测试、理论计算等手段,克服了在电镜样品制备上的困难,对奥氏体钢与珠光体钢之间、奥氏体钢与铝基复合材料之间、铝-钛-钢之间,用不同焊接方法所形成的不同类型异类接头的显微组织结构、化学成分、断口特征、机械性能,及其在高温下的转变和行为等进行了较为综合和系统的研究与分析,为异种金属焊接复合零部件在各种复杂工况下的应用提供科学依据。 全文共分九章。第一章为绪论,介绍了本工作的来源、意义和所做的主要工作,综述了国内外在异种钢焊接、有色金属—钢摩擦焊接和有色金属—钢覆板爆炸焊接等焊接性领域的研究和现状,以及进一步的发展趋势。 焊接和电子显微学是两门不同的学科。本工作主要是利用电子显微技术分析和研究焊接接头中的显微组织结构的转变和行为,为了体现焊接与电子显微学的交叉和渗透,本文在第二章简要介绍了异种金属焊接和金属电子显微学方面的基础知识。 典型异种金属焊接接头的选择和接头电子显微镜样品的制备是成功地进行异种金属焊接接头显微结构特征及其转变机理研究的重要前提,本文在第三章详细介绍了焊接材料、焊接工艺、焊后热处理、接头高温运行条件等选择和来源,还着重介绍了本工作首创的制备TEM薄膜样品和非标准焊接冲击断口试样的方法。 第四章研究了奥氏体—珠光体异种钢焊接接头的显微组织特征及其在高温运行过程中的转变机理。利用TEM首次实现了对熔合区的组织变化规律、显微组织在高温下的转变、焊接边界特征、奥氏体不锈钢焊缝中形变孪晶和低容共晶薄膜形态等的直接取样观察;研究了母材碳含量对熔合区形态的影响、“富奥氏体区”形成机理和“氢蚀剥离开裂”产生机理等。第五章对异种钢焊接接头在高温运行条件下,置换式原子Cr、Ni和间隙式原子碳(C)的扩散规律进行了理论计算和实验拟合,提出了更接近实际情况的计算模型和边