ZrB_2-SiC陶瓷复合材料钎焊接头界面组织及性能

采用BNi2钎料,对ZrB2-SiC陶瓷复合材料进行真空钎焊研究.借助SEM,EDS,XRD等分析测试手段分析了界面组织结构及性能.确定了最佳钎焊工艺参数:钎焊温度1160℃,保温时间20 min.结果表明,接头界面产物主要有δ-Ni2Si,β1-Ni3Si,ZrB2+C,Ni(s,s),Cr x B y C z.随着钎焊温度升高以及保温时间的延长,接头抗剪强度均先升高后降低.钎焊温度1 160℃,保温时间20 min,钎焊接头室温抗剪强度达到最大121.3 MPa.钎焊温度和保温时间对接头断裂方式的影响有相似的规律,在保温时间较短时,裂纹主要产生于钎缝中的Ni(s,s)中,之后向Ni元素扩散层中扩展;当保温时间适中时,断裂主要发生在Ni元素扩散层中;当保温时间延长时,裂纹主要产生于含有一定β1-Ni3Si相的Ni(s,s)中,之后向Ni元素扩散层中扩展.     

SiC陶瓷真空钎焊接头界面结构及机理分析

采用Ti-Zr-Ni-Cu钎料对SiC陶瓷进行了真空钎焊,研究了SiC陶瓷真空钎焊接头的界面显微组织和界面形成机理.试验中采用扫描电子显微镜(SEM)对接头组织进行了观察,并进行了局部能谱分析.结果表明,接头界面产物主要有TiC,Ti₅Si₃,Zr₂Si,Zr(s,s),Ti(s,s)+Ti₂(Cu,Ni)和(Ti,Zr)(Ni,Cu)等.接头的界面结构可以表示为:SiC/TiC/Ti₅Si₃+Zr₂Si/Zr(s,s)/Ti(s,s)+Ti₂(Cu,Ni)/(Ti,Zr)(Ni,Cu).钎焊过程分为五个阶段:钎料与母材的物理接触;钎料熔化和陶瓷侧反应层开始形成;钎料液相向母材扩散、陶瓷侧反应层厚度增加,钎缝中液相成分均匀化;陶瓷侧反应层终止及过共晶组织形成;钎缝中心金属间化合物凝固.在钎焊温度960℃,保温时间10 min时,接头抗剪强度可达110 MPa.     

DD3高温合金与Ti3AlC2陶瓷的真空钎焊

通过对比试验优选出了合适钎料,并进行了后续钎焊试验.在钎焊温度800~900℃,保温时间为10 min的条件下,采用Ag-Cu-Ti钎料实现了DD3镍基高温合金与Ti₃AlC₂陶瓷的真空钎焊连接.利用扫描电镜、能谱仪、XRD等对接头的界面结构进行了分析.结果表明,接头的典型界面结构为DD3/AlNi/Al₃(Ni,Cu)₅+Al(Ni,Cu)+Ag_ss/(Al,Ti)₃(Ni,Cu)₅/Al₄Cu₉+AlNi₂Ti+Ag_ss/TiAg/Ti₃AlC₂.接头的力学性能测试表明,在钎焊温度为850℃,保温时间为10 min的条件下,接头的最高抗剪强度可达135.9 MPa,断裂发生在靠近钎缝的Ti₃AlC₂陶瓷侧.降低和提高钎焊温度对接头界面组织影响不大,但接头强度有一定程度下降.     

TiZrNiCu钎焊(Cf-SiCf)/SiBCN与Nb的界面产物及机理分析

采用TiZrNiCu钎料来实现改良的超高温陶瓷（C_f-SiC_f）/SiBCN与金属Nb的钎焊连接,研究了温度、时间对界面组织及力学性能的影响规律,对连接机理进行了分析. 结果表明,在900 ℃/20 min的工艺参数下,（C_f-SiC_f）/SiBCN-Nb接头室温抗剪强度最高达到36 MPa,接头典型的界面结构为Nb/Ti-Nb固溶体/（Ti, Zr）₂（Cu, Ni）/Zr₅Si₃ + Ti₅Si₃/TiC + ZrC/（C_f-SiC_f）/SiBCN. Cu元素在钎焊过程中逐渐从钎料扩散陶瓷母材中,通过与SiC反应生成Cu-Si脆性化合物进一步促进（C_f-SiC_f）/SiBCN陶瓷的分解,同时Cu-Si相是接头断裂路径由钎料层扩展到陶瓷侧的主要原因;保温时间过高时,陶瓷的分解程度增加,接头断裂在陶瓷内部;而温度过高时,固溶体前端与钎料层物相差异增大而引起了贯穿钎料层的裂纹.     

钎焊温度对316L/AuSi/NiTi接头界面组织与力学性能的影响

采用AuSi共晶钎料成功实现了316L不锈钢和NiTi形状记忆合金的连接.使用扫描电子显微镜和能谱仪等分析测试手段对不同钎焊温度下获得的接头界面组织进行了分析.结果表明,316L/AuSi/NiTi接头典型界面微观组织为316L/(Fe,Cr)₅Si₃/Au(s,s)+Ti₁₄Ni₄₉Si₃₇(+Si)/Ni₄Si₇Ti₄+NiSiTi/NiTi.随着钎焊温度的升高,316L不锈钢侧(Fe,Cr)₅Si₃层逐渐形成并变厚,NiTi合金侧的NiSiTi层先增厚后减薄,钎缝中的硅含量逐渐减少.剪切试验表明,当钎焊温度为600℃、保温时间为30 min时,钎焊接头的抗剪强度最高为34 MPa.接头的断裂路径分析表明,接头沿钎缝中的固溶体发生断裂.     

Cu-25Sn-10Ti活性钎焊SiO2f/SiO2复合材料与Invar合金

采用Cu-25Sn-10Ti钎料钎焊SiO_2f/SiO₂复合材料与Invar合金,研究了界面组织结构及其形成机理,分析了不同钎焊保温时间下界面组织对接头性能的影响.结果表明,在钎焊温度880℃,保温时间15 min的工艺参数下,接头在SiO_2f/SiO₂复合材料侧与Invar合金侧均形成了连续的界面反应层,界面整体结构为Invar合金/Fe₂Ti+Cu(s,s)+(Ni,Fe,Cu)₂TiSn/Cu(s,s)+Cu₄₁Sn₁₁+CuTi/TiSi+Ti₂O₃/SiO_2f/SiO₂复合材料.在钎焊温度一定时,随着保温时间的延长,复合材料侧TiSi+Ti₂O₃反应层厚度逐步增加,Fe₂Ti颗粒逐步呈大块状连续依附其上,接头强度先增大后减小.当钎焊温度880℃,保温时间15 min时,接头室温抗剪强度达到11.86 MPa.     

采用Cu-Ti钎料高温连接Si3N4陶瓷

采用Cu80Ti20钎料在1413~1493 K的温度,保温时间5~15 min的工艺条件下分别进行了Si₃N₄陶瓷的高温活性钎焊,在所选工艺条件下均成功得到了无明显缺陷和裂纹的钎焊接头,通过对接头组织和成分的分析,接头的组成为Si₃N₄陶瓷/TiN界面反应层/Cu-Ti化合物+Ti5Si3/TiN界面反应层/Si₃N₄陶瓷.在1413 K保温10min条件下,固溶体中的Ti元素扩散至钎缝与母材的界面并发生反应,形成了致密连续的厚度约为1 μm的反应层.获得了钎焊温度、保温时间、钎缝宽度及界面层厚度等对接头强度的影响规律,在试验中所采用的工艺参数条件下,接头抗剪强度达到了105 MPa.     

5005铝合金与1Cr18Ni9Ti的真空钎焊分析

采用Al-Si-Mg钎料成功实现了5005铝合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢的真空钎焊,借助扫描电镜、能谱分析仪和X射线衍射仪对焊后接头界面组织进行分析,同时对接头抗剪强度进行测试.结果表明,焊后接头界面结构从1Cr18Ni9Ti不锈钢侧到5005铝合金侧的界面组织依次为FeAl,FeAl₃,Fe_mAl_n+αAl.随着钎焊温度的升高或保温时间的延长,接头抗剪强度均呈现先升高后降低的变化趋势.当钎焊温度为580℃,保温时间为15 min时,接头抗剪强度达到最大值49 MPa.接头断裂形式受钎焊温度的影响,当钎焊温度较低时,接头断裂于铝合金侧氧化膜层及Fe_mAl_n+αAl反应层;温度升高至580℃时,接头断裂于Fe_mAl_n+αAl反应层中,接头抗剪强度最高.     

填充泡沫Ti/AlSiMg的SiC陶瓷钎焊接头的组织与性能

为丰富SiC陶瓷钎焊所用钎料的设计思路,提出了一种泡沫Ti/AlSiMg新型复合钎料,通过Ti元素的溶入提高钎料与SiC陶瓷之间的界面结合力,利用泡沫Ti与Al基钎料之间的界面反应获得原位增强的钎缝,从而提升接头力学性能. 采用钎焊温度700 ℃、保温时间60 min和焊接压力10 MPa进行SiC陶瓷真空钎焊,利用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射、电子探针和万能试验机对接头组织、成分和性能进行分析,探索泡沫Ti/AlSiMg复合钎料在SiC陶瓷钎焊中的可用性. 结果表明,填充泡沫Ti/AlSiMg复合钎料所得接头结构为SiC/Al/Ti(Al,Si)₃/Ti(Al,Si)₃原位增强Ti基钎缝/ Ti(Al,Si)₃/Al/SiC,断裂发生在铝合金界面层和SiC陶瓷之间,Ti元素的溶入提高了铝合金界面层与SiC陶瓷之间的界面结合力,接头抗剪强度达111 MPa.     

钎焊时间对K9玻璃/B2O3-Bi2O3-TiO2/纯钛钎焊接头组织和性能影响

采用B₂O₃,Bi₂O₃,TiO ₂ 混合钎料,通过钎焊连接方法实现K9玻璃与纯Ti在低温下的连接;通过光学显微镜和SEM等方法研究钎焊时间对接头界面组织及性能的影响. 结果表明,当B₂O₃:Bi₂O₃:TiO₂成分为5:4:1时,钎焊温度为650 ℃,保温时间分别为60,80和100 min时,抗剪强度分别为11.5,15.1和12.1 MPa. K9玻璃/钎料结合致密,且存在反应层,而纯Ti/钎料侧界面平直,没有明显的过渡层和熔解现象. 接头断裂一种为完全断裂在金属与钎焊层的脆性断裂,抗剪强度为11.5 MPa;另一种为部分断裂在金属与钎焊界面处,部分断裂在玻璃侧的混合断裂,混合断裂接头抗剪强度最高为16.7 MPa.     

预镀层不锈钢/铝异种金属高频感应钎焊接头界面及力学性能分析

文中通过热浸镀一层纯铝到不锈钢表面,再对0Cr18Ni9不锈钢和LF21铝合金采用高频感应钎焊.当热浸镀时间从10 s增加到50 s时,镀层厚度从7 μm增加到20 μm,反应层由FeAl₃向Fe₂Al₅发生转变.在热浸镀温度为750℃,浸镀时间为10 s时,镀层成型最好,高频感应电流为270 A,加热时间30 s时,抗拉强度达到167.12 MPa,比不浸镀的接头强度高63.8%.主要是因为镀层限制钢中的Fe原子和Al-Si钎料中的Al,Si原子的相互扩散,在热浸镀不锈钢与铝合金反应中使Fe₂Al₅转化为Fe（Al,Si）₂固溶体而未形成5-Al₈Fe₂Si化合物,降低了界面上硬脆化合物的含量,力学性能随之提高.     

一种钛基钎料钎焊TiAl/GH536的接头界面组织及性能

采用Ti-Zr-Fe-Cu-Ni-Co-Mo钎料实现了TiAl合金与GH536合金的有效钎焊连接. 运用SEM,EDS,XRD等手段对钎焊接头的界面组织进行了分析,并检测了钎焊接头的抗剪强度. 结果表明,钎焊接头的典型界面组织由TiAl合金一侧到GH536合金一侧包括Ⅰ层(Ti₃Al + TiAl)、Ⅱ层(Al₃NiTi₂)、Ⅲ层(以AlNi₂Ti为主,并含有富铬(Cr,Ni,Fe)_SS、富镍(Cr,Ni,Fe)_SS和(Ni)_SS + TiNi₃)和Ⅳ层(以富铬(Cr,Ni,Fe)_SS为主,并含有富镍(Cr,Ni,Fe)_SS,AlNi₂Ti和(Ni)_SS + TiNi₃). 当钎焊时间为10 min时,在1 110 ~ 1 170 ℃的钎焊温度范围内,随着钎焊温度的升高,钎焊接头的抗剪强度先升高后降低. 钎焊温度对原子扩散和金属间化合物的形成有较大的影响,较低或较高的温度都会导致接头强度偏低. 1 150 ℃钎焊10 min获得的接头抗剪强度最高,为183 MPa,接头主要断裂在Ⅱ层.     

一种新型钛基钎料合金对γ-TiAl合金的钎焊性

在钎焊温度范围为1050 ~ 1125 ℃下保温10 min,采用非晶Ti-Zr-Cu-Ni-Co-Mo钎料成功地实现了Ti-47Al-2Nb-2Cr-0.15B (原子分数,%)合金钎焊连接. 运用SEM,EDS,XRD,TEM和维氏硬度仪等分析研究了铸态和箔带钎料显微组织、温度(900 ~ 1125 ℃)和保温时间(0 ~ 15 min)对铸态钎料在TiAl基合金表面上润湿铺展面积的影响,以及钎焊接头中界面显微组织和维氏硬度在不同钎焊温度下的变化规律. 结果表明,随着温度和保温时间的增加,铸态钎料在TiAl合金母材表面润湿铺展面积的增幅先增大后减小. 钎焊接头界面组织主要包括TiAl母材层,α₂-Ti₃Al+AlCuTi (层Ⅰ)和γ-(Ti, Zr)₂(Ni, Cu)+α-(Ti, Zr)(层Ⅱ). 钎缝中各区域的硬度均随着钎焊温度的增加而增加,1125 ℃时获得最大值为872(±8) HV,主要与钎缝中生成的硬脆金属间化合物(Ti, Zr)₂(Ni, Cu)和α₂-Ti₃Al有关.     

Co-Nb-Pd-Ni-V钎料真空钎焊Cf/SiC复合材料的接头组织与性能

采用自行设计的Co-Nb-Pd-Ni-V高温活性钎料对碳纤维增强碳化硅（C_f/SiC）复合材料进行钎焊连接,钎焊温度为1 200 ~ 1 320 ℃,钎焊时间固定为10 min. 结果表明,钎料中的V和Nb元素同时发挥反应活性,与C_f/SiC复合材料发生界面反应,在陶瓷界面形成了VC和NbC双层界面反应层. 当钎焊参数为1 280 ℃/10 min,典型的接头组织为（VC/NbC）双界面反应层/（Co,Ni）₂Si + CoSi + NbC + Pd₂Si/（NbC/VC）双界面反应层. 在此参数下获得的接头性能最佳,其中室温三点弯曲强度为61.0 MPa,在900和1 000 ℃下测得的强度均高于其室温强度,分别为83.2和87.7 MPa. 接头中的NbC和Pd₂Si高熔点物相弥散分布在钎缝内部,大大提高了接头的高温性能.     

钎焊时间对TZM合金与ZrCp-W复合材料接头界面组织及性能的影响

采用Ti-28Ni（质量分数,%）钎料在1 040℃实现了TZM合金与ZrC_p-W复合材料的真空钎焊连接,分析了钎焊时间对TZM合金与ZrC_p-W复合材料接头界面组织及力学性能的影响.结果表明,钎焊接头的典型界面结构为TZM/Ti（s,s）/Ti₂Ni/（Ti,Zr）C+W（s,s）/ZrC_p-W,钎缝宽度随保温时间的延长而增大,其中Ti（s,s）层的厚度没有变化,Ti₂Ni层厚度略有降低,而扩散层厚度随保温时间的延长稍有增加.当保温时间为10 min时,接头获得最大抗剪强度值120 MPa,接头断裂发生在TZM母材.