合金元素对AgCuZn系钎料合金组织与性能的影响

通过向AgCuZn系钎料合金中添加适量的合金元素Sn,Ni,P,研究了不同元素含量的Sn,Ni,P对AgCuZn系无镉钎料组织性能的影响.结果表明,随着Sn元素含量的增加,钎料的润湿铺展性能整体呈上升趋势;P元素的加入可以降低液态钎料与试件间的表面张力,改善钎料的润湿性和流动性.显微组织分析表明,AgCuZn系钎料合金微观组织主要由富Cu相、CuZn化合物相、Cu5.6Sn化合物相、Cu40.5 Sn11化合物相和Ag的析出相组成,AgCuZn钎料合金中加入Sn元素后生成粗大的树枝晶,使钎料脆性增大;钎料合金中加入Ni元素,生成灰黑色的Ni3P化合物相,微观组织细化;P元素的加入生成灰色的Cu3P化合物相.     

Sn-Zn-Cu无铅钎料的组织、润湿性和力学性能

研究了(Sn-9Zn)-xCu无铅钎料的微观组织、润湿性能和力学性能.Cu的加入使得Sn-9Zn钎料中针状富Zn相逐渐转变为Cu-Zn化合物,当Cu含量为8%时,Cu6Sn5相生成.Sn-Zn-Cu合金熔点随着Cu含量增加而升高,同时润湿性随Cu的加入得到显著改善.使用中性活性松香钎剂,钎料与Cu箔钎焊时的润湿角显著减小.Sn-9Zn的润湿角为120°,而(Sn-9Zn)-10Cu的润湿角为54°.这是由于Cu的加入降低了Zn的活性,减少了Zn在钎料表面氧化,降低了液态钎料表面张力,使得钎料能获得较好的润湿性.合金在2%Cu时获得较高的强度,随着Cu含量的增加,Cu-Zn化合物相对增多,抗拉强度有所下降;而合金的塑性随着Cu的加入迅速下降.     

镍对Ag20CuZnSnP钎料铺展润湿性和接头抗剪强度的影响

通过在Ag20CuZnSnP钎料合金的基础上添加不同含量的元素Ni,研究并分析了不同含量的Ni元素对钎料铺展性能和钎焊接头抗剪强度的影响。结果表明,当钎料合金中Ni元素的含量超过2．0％时,钎料在1Cr18Ni9Ti不锈钢上的铺展面积可大大提高;当钎料中Ni元素含量为2．0％时,同种和异种母材钎焊接头的抗剪强度均达到最大值。对钎料微观组织分析表明,在钎料合金中加入元素Ni可以明显细化钎料合金中粗大树枝晶状的锡青铜组织,而元素Ni会夺取金属间化合物Cu3P中的P元素,在钎料中主要以金属间化合物Ni3P的形式存在。     

复合添加La,Ce和Si对铜磷钎料润湿性和焊缝微观组织的影响

对添加La、Ce和Si的HL201-E钎料和HL205钎料进行了熔化特性及铺展性试验,并采用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪分析了两种焊件焊缝微观组织,研究了复合添加La、Ce和Si对铜磷钎料润湿性和焊缝微观组织的影响.结果表明,HL201-E钎料与HL205钎料相比,熔化温度相近,润湿性稍差.HL201-E钎料焊缝组织是由α-Cu化合物相、Cu-Cu3P二元共晶化合物相组成的.HL205钎料焊缝组织由o-Cu化合物相、Cu3P化合物相和少量的含Ag固溶体组成.复合添加La、Ce和Si能细化钎料组织,但由于稀土元素易被氧化,生成黑色稀土相覆盖α-Cu.     

Sb元素及稀土对Zn-10Al基钎料及钎焊接头性能影响

向Zn-10Al-5Cu基体中添加元素Sb及稀土镧钕,采用真空炉、万能材料试验机、金相及扫描电镜等设备,研究了Sb元素及稀土添加量对Zn-10Al-5Cu组织、性能及钎焊接头性能的影响.结果表明,钎料合金的铺展面积随Sb元素添加量的增加先较快增大后又趋于稳定趋势;抗拉强度随Sb元素添加量的增加而稳定增加;钎料组织由共析与共晶组织混合而成;在优选出的Zn10Al5Cu1.5Sb钎料中添加稀土镧钕,钎料的润湿性得到进一步改善,当稀土添加量为0.15%时,钎料的润湿性最佳;此时钎料组织中灰色粗大树枝晶组织及黑色层块状组织减少、灰黑相间层片状组织增多且变的细小,基体组织得到最大程度细化,钎料合金及钎焊接头强度达到最大;继续增加稀土,钎料合金的润湿性及钎焊接头的抗剪强度反而下降.     

Fe颗粒含量对Sn35Bi/Cu钎焊接头组织性能影响

采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)以及万能力学试验机等研究了Fe颗粒含量对Sn35Bi-xFe/Cu钎焊接头组织和性能的影响,并研究了Fe颗粒含量对Sn35Bi-Fe合金钎料的铺展面积和润湿性的影响.结果表明:向Sn35Bi合金钎料中加入少量Fe颗粒,会在Fe颗粒周围生成很薄的FeSn2化合物,降低固相/液相的界面能,提高相的形核率,细化接头的组织;当Fe颗粒含量为1 mass％时,接头组织的细化程度最佳;向Sn35Bi合金钎料中加入Fe颗粒,可以有效提高合金钎料的润湿性和力学性能,当Fe含量为1 mass％时,Sn35Bi-1Fe合金钎料的铺展面积最大,润湿角最小,润湿性能最佳,Sn35Bi-1Fe/Cu接头的剪切强度达到最大,为50.23 MPa,与Sn35Bi/Cu接头相比,提高了37.7％.     

稀土对Al-Si-Zn-Cu钎料工艺性能的影响

在Al-Si-Zn-Cu钎料的基础上添加La,Ce混合稀土,研究了La,Ce对钎料组织及力学性能的影响。结果表明,随着稀土元素含量的增加,Al-Si-3Zn-15Cu钎料合金的抗拉强度、铺展面积均逐渐增大。添加稀土的Al-Si-3Zn-15Cu合金的微观组织为α-Al固溶体+(Al+Si)共晶+(Al+Si+Cu)共晶+Si相。La,Ce混合稀土减少了杂质在晶界上的偏聚,降低了晶粒长大速度,细化了晶粒。稀土对第二相粒子进行变质,使其网状结构得以优化和改善,因而提高了钎料的强度和塑性。     

稀土元素Ce对锡银铜无铅钎料显微组织的影响

研究了不同含量的稀土Ce对Sn-3．8Ag-0．7Cu无铅钎料的显微组织的影响，结果表明，微量稀土Ce的加入可以细化组织，抑制金属间化合物的生长。稀土Ce含量为0．03％（质量分数）时，组织均匀、细小，钎料润湿性能好，钎缝力学性能佳。当Ce含量为0．03％（质量分数）时，无铅钎料组织中开始出现黑色的富Ce相，并随Ce量的增加而增多。对显微组织的分析和理论计算表明，含稀土Ce锡银铜无铅钎料组织中的黑色的富Ce相为Ce与Sn的化合物。     

元素Bi及稀土La、Nd对Zn-10Al-5Cu钎料性能的影响

研究了Bi及稀土添加对Zn-10Al-5Cu(mass%)基体合金的润湿性能、显微组织、力学性能的影响。结果表明:钎料合金铺展面积随Bi添加量的增加而增大;铜铝接头抗剪强度随Bi添加量的增加而先增加后降低,得到的Zn-10Al-5Cu-2Bi(mass%)是性能较为优良的钎料。在Zn-10Al-5Cu-2Bi(mass%)钎料中添加稀土La、Nd,钎料的润湿性得到改善,当稀土元素添加量为0.15%时,钎料的润湿性能最佳。随着稀土元素的添加,钎料中大块的黑色共析组织逐渐变小,基体组织得到细化;当稀土元素含量为0.1%时,基体组织最为均匀、细密,晶粒也达到最大程度的细化,铜铝钎焊接头的抗剪强度达到最大。因此稀土La、Nd元素在Zn-10Al-5Cu-2Bi(mass%)中的最佳添加量为0.1%左右。     

稀土La改性Ag-Cu-Ti钎料的显微组织和力学性能

系统研究了钎焊CBN工具用稀土元素La改性Ag-Cu-Ti钎料合金的熔化温度、微观组织、显微硬度及钎料与45钢基体钎焊接头抗剪强度.结果表明,稀土元素La对Ag-Cu-Ti钎料合金的熔点影响很小,但是可以促进钎料的合金化,提高其合金化程度,稀土La加入量不超过0.5%(质量分数)时可以改善Ag-Cu-Ti钎料合金的微观组织,使金属间化合物分布更加均匀,提高Ag-Cu-Ti钎料合金的显微硬度,还可以明显改善钎料与45钢基体的钎焊接头抗剪强度.     

Ag-Cu+WC复合钎料钎焊ZrO2陶瓷和TC4合金

采用新型Ag-Cu+WC复合钎料进行ZrO₂陶瓷和TC4合金钎焊连接,探究了接头界面组织及形成机制,分析了钎焊温度对接头界面结构和力学性能的影响. 结果表明,接头界面典型结构为ZrO₂/TiO+Cu₃Ti₃O/TiCu+TiC+W+Ag_(s,s)+Cu_(s,s)/TiCu₂/TiCu/Ti₂Cu/TC4. 钎焊过程中,WC颗粒与Ti发生反应,原位生成TiC和W增强相,为Ti-Cu金属间化合物、Ag基和Cu基固溶体提供了形核质点,同时抑制了脆性Ti-Cu金属间化合物的生长,优化了接头的微观组织和力学性能. 随钎焊温度的升高,接头反应层的厚度逐渐增加,WC颗粒与Ti的反应程度增强. 当钎焊温度890 ℃、保温10 min时,复合钎料所得接头抗剪强度达到最高值82.1 MPa,对比Ag-Cu钎料所得接头抗剪强度提高了57.3%.     

热浸镀锡铜磷钎料的性能

以Cu93P钎料为基体,在其表面热浸镀锡,制备CuPSn钎料,采用扫描电镜、万能力学试验机、显微硬度计、差热分析仪、箱式电阻炉和体视显微镜分析锡镀层的界面形貌,钎料的抗拉强度、显微硬度、熔化温度和润湿性。结果表明：在Cu93P钎料表面热浸镀锡过程中,液态锡与钎料发生了界面反应,生成Cu₆Sn₅金属间化合物,即钎料基体与锡镀层形成良好的冶金结合;随着热浸镀温度的升高和时间的延长,CuPSn钎料的抗拉强度和显微硬度均呈降低趋势,抗拉强度的降低源于界面处产生的Cu₆Sn₅脆性化合物和孔洞,显微硬度的降低源于热浸镀的去应力退火作用;Cu93P钎料表面热浸镀锡可降低钎料的熔化温度,提高钎料的润湿性,Cu93P钎料表面热浸镀5.20%（质量分数）锡之后,Cu88.16P6.64Sn5.20在纯铜板上的润湿铺展面积比基体Cu93P钎料增加43.15%。     

Cold metal transfer welding–brazing of magnesium to pure copper

Magnesium alloy AZ31B and pure copper T2 were lapped and joined by cold metal transfer (CMT) welding–brazing method by AZ61A magnesium alloy wire with a 1·2 mm diameter. Results indicated that a satisfied Mg/Cu CMT welding–brazing joint was obtained in the stable welding processes with no spatter. The joint was composed of Mg–Mg welding joint formed between the Mg weld metal and the Mg base metal, and Mg–Cu brazing joint formed between the Mg weld metal and the local molten Cu base metal. The microstructure and the intermetallic compound (IMC) distribution were inspected and analysed in detail. The interfacial reaction layers of the brazing joint consisted of Mg₂Cu, Al₆Cu₄Mg₅, MgCu₂ and Mg₁₇Al₁₂ IMCs. The tensile shear strength of the Mg/Cu CMT welding–brazing joint could reach 172·5 N mm^?1. In addition, two different fracture modes were observed: at the fusion zone and at the brazing interface.     

低熔合金粉末对药芯银钎料钎焊过程的影响

为克服高锡含量的AgCuZnSn钎料因脆性大而难以加工成形的问题,借鉴药芯焊丝的理念,设计了添加CuSn合金粉粉芯的复合药芯银钎料,研究了粉芯中添加质量分数30%～70%Cu60Sn40合金粉对药芯银钎料的润湿性、紫铜/Q235钢钎焊接头组织、界面显微硬度及抗拉强度的影响。结果表明,钎焊过程中芯部CuSn合金粉和外层BAg30CuZnSn原位反应合成高锡含量的AgCuZnSn钎料,获得了成分均匀,结合良好的接头。随着药芯粉芯中合金粉含量的升高,复合药芯银钎料在紫铜板及Q235钢板上的润湿面积不断增大,Cu/Q235钢钎焊接头显微硬度不断升高,抗拉强度呈现先升高后降低的趋势。当药芯粉芯中CuSn合金粉的质量分数为30%时,Cu/Q235钢钎焊接头的抗拉强度取得最大值(198.91 MPa),提高了23.4%。     

Brazing of TiBw/TC4 composite and Ti60 alloy using TiZrNiCu amorphous filler alloy

TiB_w/TC4 composite was brazed to Ti60 alloy successfully using TiZrNiCu amorphous filler alloy, and the interfacial microstructures and mechanical properties were characterized by SEM, EDX, XRD and universal tensile testing machine. The typical interfacial microstructure was TiB_w/TC4 composite/β-Ti + TiB whiskers/(Ti, Zr)₂(Ni, Cu) intermetallic layer/β-Ti/Ti60 alloy when being brazed at 940 °C for 10 min. The interfacial microstructure evolution was influenced strongly by the diffusion and reaction between molten fillers and the substrates. Increasing brazing temperature decreased the thickness of brittle (Ti, Zr)₂(Ni, Cu) intermetallic layer, which disappeared finally when the brazing temperature exceeded 1020 °C. Fracture analyses indicated that cracks were initialized in the brittle intermetallic layer when (Ti, Zr)₂(Ni, Cu) phase existed in the brazing seam. The maximum average shear strength of joints reached 368.6 MPa when brazing was conducted at 1020 °C. Further increasing brazing temperature to 1060 °C, the shear strength was decreased due to the formation of coarse lamellar (α+β)-Ti structure.     

添加Zn对AgCu钎料在TiC金属陶瓷表面润湿性的影响

分别采用AgCu共晶钎料和AgCu共晶钎料中添加30%(质量分数)Zn的AgCuZn钎料在TiC金属陶瓷表面进行润湿试验.结果表明,Zn元素的添加显著改善了钎料在TiC金属陶瓷表面的润湿性;AgCu钎料润湿TiC金属陶瓷时,从近钎料外表面到钎料/陶瓷界面,组织依次为Ag(s.s)+Cu(s.s)/(Cu,Ni)+Ag(s.s)/TiC金属陶瓷+Ag(s.s)+Cu(s.s)/TiC金属陶瓷;而采用AgCuZn钎料润湿TiC金属陶瓷后,从近钎料外表面到钎料/陶瓷界面,组织依次为Ag(s.s)+Cu(s.s)+(Cu,Ni)/Ag(s.s)+Cu(s.s)/(Cu,Ni)/TiC金属陶瓷+Ag(s.s)+Cu(s.s)/TiC金属陶瓷.Zn元素在真空中挥发促进了界面处Ni原子的溶解和扩散,使钎料在陶瓷表面的润湿角由120.6°减小到33.9°.     

Influence of rare earth Ce addition on the microstructure,properties and soldering reaction of pure Sn

The influence of trace rare earth (RE) Ce addition on the microstructure, melting point and wettability of pure Sn as well as on the soldering reactions in Sn-xCe/Cu(Ni) solder joints was investigated. In bulk Sn-xCe solders, large β-Sn grains were observed with the Ce addition less than 0.2 wt%; while the β-Sn grain size decreased markedly when the Ce addition was 0.2 wt%, resulting in a refined microstructure. The addition of trace RE Ce had little effect on the melting temperature of the solders. Smaller wetting angles of Sn-xCe solders on both Cu and Ni substrates were measured when the samples were reflowed at a higher temperature. The Sn-0.2Ce solder owned the best wettability on Cu substrate. Scallop-like Cu₆Sn₅ intermetallic compound (IMC) grains formed at the Sn-xCe/Cu interfaces, while a continuous Ni₃Sn₄ IMC layer formed at each Sn-xCe/Ni interface. With the increase of Ce addition, the interfacial IMC grain size and the interfacial IMC layer thickness on both Cu and Ni substrates decreased gradually. The activity of Sn was lowered with the Ce addition, which depressed the growth of the interfacial IMC. In the current study, the Ce addition of 0.2 wt% exhibits the optimized performance.     

Gd添加量对Zn-1.2Cu-1.2Mg锌合金组织和性能的影响

研究了Zn-1.2Cu-1.2Mg-xGd（x=0,0.1,0.25,0.5,质量分数,%）锌合金微观组织、在模拟体液中的腐蚀行为和力学性能。结果表明,锌合金组织主要由Zn固溶体和Mg₂Zn₁₁金属间化合物组成。当Gd添加量为0.5%时,形成了GdZn₁₂化合物。锌合金的硬度随Gd添加量的增加而增加,在0.5% Gd添加量时,硬度达到最大值为1530 MPa。在0.25% Gd添加量时锌合金具有高的抗拉伸强度,而在0.1% Gd添加量时锌合金具有最低的腐蚀速率。