铜基钎料钎焊白口铸铁钎缝界面冶金反应机理

非光滑单元体材料 (白口铸铁 )与钢的连接是仿生非光滑表面减粘降阻的关键技术之一。本文采用金相显微镜、扫描电镜、电子探针和X 射线衍射仪分析了多元铜基钎料钎焊白口铸铁钎缝界面冶金结合形成的特点及界面层对钎缝力学性能的影响。研究结果表明 :铜基钎料钎焊白口铸铁界面冶金反应剧烈 ,时间和温度对界面的形成影响明显。复杂界面层的形成降低了钎缝剪切强度 ,剪切断裂沿铜基钎料与白口铸铁钎缝界面一侧进行     

遗传算法在多元铜基钎料成分优化中的应用

ＣｕＺｎ钎料在白口铸铁表面的润湿性能和钎缝剪切强度低于其在钢表面的润湿性能和钎缝剪切强度,白口铸铁向钎料过度溶解所造成的溶蚀是钎料润湿性能差、钎缝剪切强度低的主要原因。为提高ＣｕＺｎ钎料的综合性能,本文根据二次回归组合设计方法建立了合金元素与钎料润湿性能、剪切强度的回归方程,分析了合金元素对钎料的润湿性能及钎缝剪切强度的影响规律;将分层序列法与遗传算法相结合可以求解钎料润湿性能、钎缝剪切强度多目标优化问题。实验表明,采用本文提出的铜基钎料成分优化方法,可以获得优化的铜基钎料成分和性能。     

遗传算法在多元铜基钎料成分优化中的应用

CuZn钎料在白口铸铁表面的润湿性能和钎缝剪切强度低于其在钢表面的润湿性能和钎缝剪切强度,白口铸铁向钎料过度溶解所造成的溶蚀是钎料润湿性能差、钎缝剪切强度低的主要原因。为提高CuZu钎料的综合性能,本文根据二次回归组合设计方法建立了合金元素与钎料润湿性能、剪切强度的回归方程,分析了合金元素对钎料的润湿性能及钎缝剪切强度的影响规律;将分层序列法与遗传算法相结合可以求解钎料润湿性能、钎缝剪切强度多目标优化问题。实验表明,采用本文提出的铜基钎料成分优化方法,可以获得优化的铜基钎料成分和性能。     

Ag基钎料钎焊立方氮化硼的焊接性与微观结构

在不同真空钎焊温度和保温时间条件下,研究了Ag基活性钎料钎焊立方氮化硼的焊接性与微观结构。试验结果表明:钎料中Ti的质量分数为12%、钎焊温度为950℃、保温时间为20 min时可实现Ag-Cu-Ti活性钎料与立方氮化硼的牢固连接。Ag-Cu-Ti活性钎料对c-BN的润湿性较好,界面结合紧密,并在界面处形成反应层。微观分析表明:钎焊过程中Ag-Cu-Ti合金钎料中的Ti向c-BN磨粒表面富集,并与c-BN磨粒表面N和B元素发生反应,形成TiN和TiB2,实现了Ag-Cu-Ti活性钎料与立方氮化硼磨粒的化学冶金结合。     

复合活性钎料钎焊Cu与Al2O3的接头组织及性能

为改善紫铜与Al_2O_3陶瓷的连接强度,采用纳米-Al_2O_3增强的AgCuTi复合钎料(Ag Cu Tip)对紫铜与Al_2O_3陶瓷进行了真空钎焊.采用扫描电镜、能谱分析以及剪切试验对钎焊接头微观组织及力学性能进行了分析.钎焊接头典型界面组织为紫铜/扩散层/铜基固溶体+银基固溶体+Ti_2Cu+Ti_3(Cu,Al)3O/Al_2O_3.纳米-Al_2O_3的添加抑制了Al_2O_3侧反应层的生长,并促进钎缝中形成弥散分布的Ti_2Cu相.随着保温时间的延长,铜侧扩散层和Ti_3(Cu,Al)_3O反应层的厚度逐渐增大.保温时间为20 min时,铜母材向钎料过度溶解,降低了接头性能.当钎焊温度为880°C,保温10 min时,接头抗剪强度最高为82 MPa.纳米颗粒的加入细化了钎缝组织并降低了母材与钎缝热膨胀系数的不匹配,因此提高了接头的连接性能.保温时间可影响界面组织及反应层的厚度,进而影响接头的连接强度.     

时效处理对CuCrSnZn/SnAgCu钎料接头界面及剪切性能影响

为了探讨引线框架铜合金与无铅钎料钎焊接头界面性能,采用扫描电镜及万能材料实验机,分析了引线框架用CuCrSnZn合金与SnAgCu系无铅钎料钎焊接头,在160℃时效不同时间的过程中界面形貌及接头剪切性能的演变过程.结果表明,时效前,钎焊接头界面处形成了一层长针状的Cu6Sn5;不同时间时效处理后,接头界面IMC层厚度有不同程度的增加,Cu6Sn5变长变粗,逐渐离开界面进入钎料内部,靠近铜合金片材基体的一侧会出现极薄的一层Cu3Sn层.无铅钎料钎焊接头时效25h剪切强度可到27.3 MPa,其后逐渐降低.未时效、时效25 h和50 h断裂发生在钎料基体内部,时效至300 h,断裂位置向界面金属间化合物处转移,剪切断口断裂形式逐渐由韧性断裂向脆性断裂转变.     

Cr26高铬铸铁真空钎焊接头焊缝组织分析

渣浆泵过流部件通常采用Cr26高铬铸铁制成,因工作时浆料的腐蚀和冲刷易导致过早失效。为了修复失效的渣浆泵过流部件,采用Ni-Cr-B-Si钎料,在1 040℃保温5min,对Cr26高铬铸铁进行真空钎焊实验。利用金相显微镜、维氏显微硬度仪测试分析了Cr26高铬铸铁和钎料界面之间的微观组织、显微硬度。结果表明:Ni-Cr合金与高铬铸铁界面处发生冶金结合,界面处Ni、Fe发生互扩散,并形成了γ-Ni固溶体,焊缝中有分布不均匀的Cr7C3生成。     

钎料、钎剂对PCD刀具焊接性能的影响

针对PCD层易石墨化,硬质合金基底难被钎料润湿的这些缺点,通过应用根据剪切原理自制的试验专用夹具进行抗剪切强度测试、钎焊试验,研究了在空气条件下高频感应钎焊PCD刀具过程中钎料、钎剂对刀具焊接性能的影响,提出了当母材分别为T8钢和YG16、YG16和YG8时,钎料、钎剂的优化搭配方案.     

空气透平压缩机钎焊叶轮失效分析

对铜基钎料钎焊叶轮进行宏观、微观检查及断口电镜分析。结果表明：叶轮为疲劳破坏。钎焊形成的缺陷和钎缝金相组织成分偏析是导致疲劳裂纹产生的主要原因。     

非晶态合金钎料真空钎焊接头组织研究

研究了铜的添加对Ｎｉ－Ｃｒ－Ｂ－Ｓｉ系非晶态太合金纤料真空纤焊１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ母材的钎缝的组织特征和临界钎焊间隙值的影响规律,并与相同成分的晶态粉状钎料进行了对比。结果表明：在钎焊工艺规范确定情况下,随着钎料中铜的质量分数的增大,钎缝中固溶体含量增加,危性相厚度减小,钎焊接头的ＣＢＣ值增大;非晶态钎料钎焊接头中的元素和组织分布比较均匀,其ＣＢＣ值较晶态的大。     

Sn-Zn-Bi无铅钎料成分设计

利用二次回归正交组合设计建立了Sn Zn Bi无铅钎料成分与润湿性能、力学性能及抗腐蚀性能的回归方程,分析了成分质量分数对钎料润湿性能、接头剪切强度及钎缝抗腐蚀能力的影响规律。结果表明:增加Zn的质量分数有助于提高接头剪切强度,但同时也使钎料润湿性和钎缝抗腐蚀性能下降;添加适量质量分数的Bi能明显改善钎料的润湿性、接头剪切强度和钎缝抗腐蚀性;Zn、Bi交互作用对钎料和接头性能有一定的影响。在综合考虑成分变化对钎料熔点、熔化温度区间等影响后,优化设计出用于电子工业的w(Zn)=8%～9%、w(Bi)=3%～4%的Sn Zn Bi无铅钎料。     

Cu-Ni-Sn-Ti活性钎料成分设计与优化

利用混料回归设计建立了Cu-Ni-Sn-Ti活性钎料成分与剪切强度、润湿性能的回归方程,分析了成分质量分数对接头剪切强度和钎料润湿性能的影响规律。结果表明:增加Ti含量有助于提高钎料的润湿性能,但同时也使接头的剪切强度下降;添加适量的Sn能明显改善接头剪切强度和钎料的润湿性能。在综合考虑成分变化对钎料熔化温度区间等影响后,优化设计出用于钎焊连接立方氮化硼超硬材料的w(Ti)=10%~12%、w(Sn)=3%~5.5%的Cu-Ni-Sn-Ti活性钎料。     

国产耐热合金钎料与进口钎料焊缝组织对比分析

利用真空钎焊方法,分别采用国产BNi-2和进口BNi-2钎料,对GH1035高温合金进行钎焊,通过对比不同宽度焊缝的焊缝组织,得出国产钎料焊缝宽度大于80μm时,焊缝中间存在共晶组织;当焊缝宽度在50～80μm时,焊缝主要组织为固溶体组织;焊缝宽度小于50μm时,焊缝出现夹渣等缺陷．而在与国产钎料同等宽度焊缝中,因进口钎料钎焊温度较高,焊缝组织主要为固溶体组织,焊缝及界面处元素浓度变化曲线较国产钎料平缓,焊缝组织优于国产钎料,界面处元素扩散好于国产钎料．     

硬质合金中温钎焊技术的实验研究

采用显微结构法,通过观察钎焊接头形成条件,研究了以B-Ag-1为钎料的硬质合金和钢的中温连接技术。实验表明,在感应电流为450～600 A时,B-Ag-1钎料能湿润并在硬质合金上铺展,形成组织均匀的钎缝,同时通过钎料中银原子和铜原子向硬质合金的扩散形成具有一定强度的界面。钎焊温度的降低以及铜缓冲层的加入,大大降低了钎焊过程的热应力,接头和母材上均未发现热裂纹。     

硬质合金中温钎焊技术的实验研究

采用显微结构法,通过观察钎焊接头形成条件,研究了以B-Ag-1为钎料的硬质合金和钢的中温连接技术。实验表明,在感应电流为450～600 A时,B-Ag-1钎料能湿润并在硬质合金上铺展,形成组织均匀的钎缝,同时通过钎料中银原子和铜原子向硬质合金的扩散形成具有一定强度的界面。钎焊温度的降低以及铜缓冲层的加入,大大降低了钎焊过程的热应力,接头和母材上均未发现热裂纹。     

Zn对Sn-Ag-Bi系软钎料钎焊性能影响的研究

钎料的钎焊性能很大程度取决于钎料对基板上的润湿性能，而润湿性能与液态钎料在基板上的液、固、气三相界面的界面张力有关。通过建立简化的数学模型，得出了润湿角θ与钎料熔滴铺展面积间的数学关系式。并采用铺展面积法对Sn—Ag—Bi系钎料钎焊性能进行评估，结果表明在添加1％的Zn，可提高钎料的润湿性能，并可减少Bi的用量。     

钎缝间隙对2090Ce铝锂合金钎焊接头组织性能的影响

从力学观点分析了用锌基钎料钎焊２０９０Ｃｅ铝锂合金时钎焊接头的拘束强化效应。研究发现,钎焊接头受力时,钎缝的拘束应力状态与双边半圆缺口平板中的应力状态相类似。据此,在一定范围内建立了钎缝间隙与接头强度间的定量关系,从而为通过控制钎缝间隙提高接头强度提供了依据。     

碳化硅颗粒增强铝基复合材料的钎焊

采用高纯氩气保护炉中钎焊的焊接方法研究了15％SiCp／3003Al复合材料钎焊主要工艺参数对接头剪切强度的影响。结果表明：采用HL402 0．4％mg 0．1％Bi钎料配合钎剂Qj201钎剂，在钎焊温度615℃，保温6min，在3kPa的恒压力作用下，钎料铺展好，钎焊缝致密，获得了较高质量的复合材料钎焊接头，接头剪切强度最高可达35MPa。试验还表明，钎料成分、钎焊温度和保温时间是影响接头强度的主要因素，接头区Al-SiC、SiC-SiC界面是使复合材料钎焊接头强度低于基体合金钎焊接头强度的主要原因。     

Ag-Cu共晶钎料的真空钎焊紫铜工艺

在不同温度下对紫铜真空钎焊接头组织及性能进行了试验研究.钎焊时间为5 min,钎焊温度为820～950℃,钎料为Ag-28Cu,采用扫描电镜(SEM)、X线能谱仪(EDS)、光学显微镜(OP)观测和分析接头微观组织,同时采用拉伸机测试了接头力学性能.试验结果表明,接头的微观组织由铜基固溶体和银铜共晶组织组成;接头的抗剪强度随着钎焊温度的增加而增大,最大值为238 MPa,继续增加钎焊温度,接头抗剪强度降低;接头的断裂处主要在柱状的铜基固溶体与银铜共晶组织的交界处.     

纳米TiO_2对SnAgCu无铅钎料组织和性能的影响

为提高钎料的抗热疲劳性,制备了添加纳米TiO_2的复合SnAgCu无铅钎料,对其组织、熔点、显微硬度和钎料接头力学性能进行了研究.结果表明,纳米TiO_2颗粒的添加明显细化了钎焊组织,改善了钎焊接头的力学性能和热稳定性能.其中添加0.5%纳米TiO_2颗粒的复合钎料具有最优的综合性能,与SnAgCu无铅钎料相比,熔点降低1.7℃,接头界面的金属间化合物(IMC)层厚度约为4.9 m,相比于SAC钎料(9 m)显著减小,抗拉强度和抗剪强度分别为69.3 MPa和72.6 MPa,分别提高了26.7%和21.2%.