磷脱氧铜管焊接漏气失效分析

针对磷脱氧铜管与低碳钢储罐钎焊后漏气失效问题，采用金相、扫描电镜（SEM）和能谱分析（EDAX）对失效器件进行分析，发现铜管漏气的主要原因是由于钎焊过程中，预热和钎焊工艺不恰当，导致焊接气氛交替出现氧化性和还原性，使得铜管发生氢脆，产生裂纹。同时在加热和冷却时，由于异种材料的热胀系数差别过大，产生的较大热应力作用于已存在的裂纹，促使裂纹二次扩展，甚至使得晶粒脱落产生空洞，最终导致焊接接头漏气失效。提出了合理控制燃气比、钎焊加热时间和焊后冷却时间，以改善钎焊质量的建议。     

制冷空调管件的焊接与质量控制

管件的焊接工艺和质量控制是制冷空调生产制造、安装维修的重要工作环节,直接影响制冷空调的使用性能和故障概率。本文从钎料的选用、钎焊火焰的选择与调节、钎焊接头形式的选择、钎焊注意事项等四方面阐述管件焊接工艺,并提出管件焊接质量控制方法。研究结果表明：提升管件焊接质量需要选用合适的钎料,严格把控钎焊火焰的温度,根据不同铜管规格选择相应对接形式。     

QT500-7铸铁火焰钎焊方法及其对接头性能的影响

以B-Ag40CuZnCdNi合金为钎料,采用火焰钎焊方法实现了QT500-7铸铁的连接。研究了"三明治"法和毛细法两种钎料放置方式及不同加热时间对钎焊接头抗剪强度的影响,并对连接界面的微观组织进行了分析。结果表明:用"三明治"法放置钎料时,接头容易产生焊接缺陷,接头的承载能力低于母材;用毛细法放置钎料时,在足够长的加热时间条件下,液态钎料的填缝过程同时具有清洁钎缝间隙的作用,有利于得到钎缝细小平直且缺陷少的接头,因此抗剪强度得到提高,加热时间大于5min时,接头承载能力高于母材,但加热时间不足时反而不如"三明治"法的施焊效果。     

SiCp/Al复合材料焊接综述

为实现SiCp/Al复合材料的高质量可靠焊接,推广SiCp/Al复合材料在各领域的应用,调研了国内外SiCp/Al复合材料不同焊接方法的研究现状。在熔化焊方面,国内外学者通过调整工艺参数、在焊缝中加入Ti元素发生诱发反应等方法,抑制了焊缝中Al4C3针状脆性相的形成,从而提高了焊接接头的力学性能。在搅拌摩擦焊方面,国内外学者针对不同材料设计了专用的焊接搅拌头,以保证它们具备高耐磨性与足够的冲击韧性,在焊接过程中不出现破损情况;关注了焊接过程中焊接头转速、焊接速度、轴向力与热输入等因素,以获得力学性能优秀、晶粒细小均匀的焊接接头。在扩散焊方面,国内外学者探究了中间夹层对焊缝界面间原子相互扩散的促进作用;采取不同工艺参数,以外加超声或电子束表面加热等方式促进了原子间的相互扩散,以获得力学性能优异的焊接接头,提高焊接效率。在钎焊方面,国内外学者通过探究钎料与SiCp/Al复合材料之间的润湿性来组合钎料与钎剂,通过化学腐蚀处理表面暴露颗粒增强相、在复合材料表面电镀金属等方法来增大钎料与增强相的润湿性、解决钎料铺展受阻的问题,以进一步提高钎焊焊接接头质量。     

SiC陶瓷真空钎焊接头的组织及性能分析

采用BNi-5钎料对SiC陶瓷进行真空钎焊,获得了力学性能良好的SiC钎焊接头,并对焊缝的微观结构和形成过程进行了分析。研究结果表明,Ni基钎料与SiC母材发生反应生成层状界面反应层结构,所形成的SiC钎焊接头钎缝微观形貌可以表述为:SiC母材/石墨+Ni_2Si/Ni_2Si/石墨+Ni_2Si/Cr_3Ni_2SiC/Ni+Cr_3Ni_5Si_2/Cr_3Ni_2SiC/石墨+Ni_2Si/Ni_2Si/石墨+Ni_2Si/SiC母材。所得SiC钎焊接头常温力学性能较好,平均钎焊接头剪切强度可达到124 MPa。Ni基钎料钎焊SiC陶瓷接头的断裂位置位于钎料与陶瓷基体间的界面反应层,主要原因是界面反应层中Ni_2Si和Cr_3Ni_2SiC等脆性化合物在钎焊接头拉伸变形过程中会产生应力集中,在残余钎焊应力的共同作用下钎焊接头发生断裂。     

新型纳米结构颗粒增强无铅复合钎料性能

为了解决传统复合钎料制备中强化颗粒容易粗化的问题,提高无铅复合钎料的性能,选用共晶Sn-3.5Ag、Sn-3.0Ag-0.5Cu钎料作为基体,3种不同类型具有纳米结构的有机-无机笼型硅氧烷齐聚物(POSS) 颗粒作为增强相而制成复合钎料。研究了复合钎料的铺展性能、钎焊接头的力学性能和抗蠕变性能。结果表明,复合钎料的润湿性能均优于基体钎料的润湿性能,复合钎料钎焊接头的剪切强度和蠕变断裂寿命均明显提高。在相同条件下,Sn-Ag-Cu基复合钎料钎焊接头的性能优于Sn-Ag基复合钎料钎焊接头。      

某型非标准波导管钎焊接头裂纹分析

针对某型非标准波导管使用中发现90°波导弯头钎焊接头处存在裂纹的问题,运用X光检测和扫描电镜分析等手段,对裂纹产生的原因进行了分析。结果表明:在波导管加工过程中,线切割后的焊接面形成一层氧化膜,由于钎焊前清洗不彻底,在焊接时焊料无法粘结,造成钎料未钎满;另波导管在焊接时定位不准,偏向一边,造成单边间隙过小,焊料不能充分流入,使得波导管在焊接过程中焊料未能充分渗透、填满。根据故障原因,采取了相应的改进措施,使钎焊接头裂纹问题得到了解决。     

仿SIMA法钎焊对Mn-Cu合金与430不锈钢接头组织及性能的影响

采用Cu-Mn-Ni-Sn钎料对Mn-Cu合金与430不锈钢分别进行普通钎焊(铸态钎料,850℃)和仿SIMA法钎焊(轧制态钎料,半固态温度790℃),研究钎焊温度对接头微观组织、化合物的形成数量以及剪切强度的影响。结果表明:普通钎焊接头中,不锈钢与钎缝的界面处形成(Mn,Fe,Cr)固溶体扩散层,但扩散层与钎缝界面位置形成裂纹。富Sn相沿Mn-Cu合金的晶界渗透促进了合金的熔化,钎缝与Mn-Cu合金之间形成联生结晶。不锈钢向钎料中的过度溶解以及Mn-Cu合金的局部熔化导致钎缝中形成大量针状Mn-Cr-Cu-Fe化合物。仿SIMA法钎焊接头中,不锈钢与钎缝的界面结合良好。在半固态温度下,钎料向不锈钢侧的扩散量减小,同时不锈钢向钎料溶解的程度也较小。在Mn-Cu合金侧,富Sn相沿晶界的渗透得到了有效抑制,钎缝与Mn-Cu合金之间可观察到明显的界面。由于钎料与母材之间的相互作用减弱,钎缝中针状化合物的数量明显减少。剪切试验中,两种钎焊接头均断裂于钎缝中的针状化合物分布区域。普通钎焊接头的剪切强度为173 MPa,仿SIMA法钎焊接头的剪切强度有所提高,为230 MPa。     

大型翅片管式换热器分水管钎焊接头变形分析及改善措施

对大型翅片管式换热器分水管钎焊接头变形数据进行统计分析,结合全因子试验对影响钎焊接头变形的主要因素进行验证。结果表明,铜管壁厚、扩口状态、配合间距和接头受力情况是影响钎焊接头变形的关键因子。针对上述关键因子,提出相应的改进措施和控制方案,从而有效降低钎焊接头的变形率。     

等温时效对新型Sn-Ag基复合钎料显微组织和力学性能的影响

研究了等温时效对Sn-3.5Ag共晶钎料及其复合钎料的力学性能和显微组织变化的影响。为了弥补传统复合钎料制备和服役中强化颗粒容易粗化的问题, 制备了不同种类最佳配比的具有纳米结构的有机无机笼型硅氧烷齐聚物(POSS)颗粒增强的Sn-Ag基复合钎料。对钎焊接头在不同温度（125、150、175℃）下进行时效,通过SEM和EDAX分析了钎料与基板间金属间化合物层(IMC)的生长情况。结果表明, 经过不同温度时效,复合钎料钎焊接头界面处金属间化合物的生长速率比Sn3.5Ag共晶钎料慢, 复合钎料的IMC生长的激活能分别为80、97和77kJ/mol,均高于Sn3.5Ag共晶钎料。经过150℃时效1000h后,复合钎料钎焊接头的剪切强度分别下降了22%、13%和18%,下降幅度相当或明显小于Sn-3.5Ag钎料钎焊接头。      

Ti(C,N)基金属陶瓷/AgCuTi/40Cr钎焊接头组织和机械性能研究

在真空钎焊炉中采用活性钎料AgCuTi,成功将Ti(C,N)基金属陶瓷和金属40Cr进行钎焊连接,形成了Ti(C,N)基金属陶瓷/AgCuTi/40Cr钎焊接头。采用SEM、EDS和XRD等手段对Ti(C,N)基金属陶瓷/AgCuTi/40Cr钎焊接头的形貌组织进行了分析,研究了钎焊接头的机械性能,得到了Ti(C,N)基金属陶瓷和金属钎焊的最佳工艺条件,并分析了钎焊工艺条件(钎焊温度、保温时间)对钎焊接头剪切强度和形貌组织的影响。结果表明,Ti(C,N)基金属陶瓷内部组织精密,呈现明显的芯-环结构,钎焊接头组织均匀无缺陷,钎料与两侧母材润湿较好,而且在两侧形成了界面反应层。最佳钎焊工艺为钎焊温度900℃、保温时间20 min,此时钎焊接头剪切强度达到最大值265 MPa,且钎焊接头反应产物从陶瓷侧到金属侧依次为:Cu_3Ti_2+Ni_3Ti、Ag(s.s)+Cu(s.s)和CuTi/40Cr。     

铜对镍铬硼硅系钎料性能的影响

本文研究了铜对低硼、低铬镍基钎料工艺性能的影响。试验结果表明，在降低镍基钎料中硼、硅元素的同时加入适量的铜可以使钎料的熔点基本不变。由于铜的加入，增大了钎缝中固溶体比例、减少了钎缝组织中的化合物，接头的ＭＢＣ值明显增大，使钎焊接头对钎焊间隙的敏感性降低。随着钎料中铜含量的增加，钎料及其钎焊接头的耐蚀性相应增强。但是，铜的加入对接头的热强性有不利的影响。     

Ni-Cr-P焊膏钎焊C/C复合材料的组织和性能

用真空熔炼、惰性气体雾化法制备Ni-Cr-P金属粉末,再加入有机黏结剂高速搅拌,制备Ni14Cr10P膏状活性钎料。用制备好的焊膏真空钎焊C/C复合材料,测试钎焊接头的剪切强度,通过OM,SEM,EDS,XRD等对钎焊接头界面组织结构进行分析。结果表明:在钎焊温度1000℃、保温时间0.5 h条件下,获得的接头剪切强度达到28.6 MPa,然后随着钎焊温度上升或保温时间延长,钎焊接头强度下降;通过界面组织结构分析发现焊膏可以增加钎料层与C/C复合材料表面的接触面积,有利于堵塞C/C复合材料表面的孔隙。焊后在界面处形成了交错分布的Cr碳化物相缓冲层,使得界面呈现热膨胀系数梯度增加的结构,有助于缓解热失配,提高C/C复合材料钎焊接头强度。     

Sn3.0Ag0.5Cu3.0Bi钎料对化学镀镍SiCp/6063Al复合材料真空钎焊接头组织和性能的影响

采用Sn3.0Ag0.5Cu3.0Bi软钎料对镀镍后的两种不同体积比SiC_p/6063Al复合材料进行真空钎焊。通过SEM、剪切试验等方法分析了化学镀镍后SiC_p/6063Al复合材料真空钎焊接头的显微组织以及保温时间对接头性能的影响。结果表明:两种不同体积比SiC_p/6063Al复合材料真空钎焊后的焊缝组织致密,钎料对镀镍复合材料的润湿性良好;在270℃、保温35min的钎焊工艺下,钎焊接头的剪切强度最大值为38.3 MPa;钎料中的Sn、Cu元素能够与复合材料表面的Ni层发生化学反应,实现钎料与母材的冶金结合;镀镍后SiC_p/6063Al复合材料真空钎焊接头断裂形式为韧性断裂为主的混合断裂,断裂主要发生在钎料内部,部分发生在镀镍层与钎料的结合处。     

锌基合金钎焊界面区的微观组织形态及相组成

为研究锌基合金钎焊接头界面区的组织、性能及其钎焊接头的结合强度,本文用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射等分析手段,对界面区的微观组织形态及其相组成进行了研究分析;结果表明,用研制的新型高强软钎料钎焊锌基合金,获得的钎焊接头界面区中局部有交互结晶产生;界面区组织构成较复杂,既有Cd、Sn、Zn固溶体,又有少量的细小的Mg2Sn、MgZn等化合物;固溶体可以提高钎焊接头的强度和塑性,少量细小的化合物可强化基体组织,有利于强度的提高;但连续层状的金属间化合物可引起钎焊接头的脆化,使其性能降低.     

钎缝间隙对TC4与Ti3Al-Nb合金钎焊接头组织的影响

采用50Ti-20Zr-20Ni-10Cu粉末钎料对Ti3Al-Nb(Ti-13Al-24Nb)(质量分数)合金与TC4合金(Ti-6Al-4V)进行真空钎焊,通过SEM、EDS电子探针及拉伸试验,研究不同钎缝间隙的钎焊接头的显微组织及性能特征。结果表明,钎缝间隙对钎焊接头的组织及性能有较大影响,当钎缝间隙增大时,钎焊接头的组织变得复杂,在接头中既形成了共晶组织又形成了化合物带,这种组织特征会显著降低接头的强度。     

Nb对Zr基钎料及钎焊连接SiC陶瓷的影响

研究在Zr-20Cu钎料基础上添加元素Nb对钎料及SiC陶瓷钎焊接头微观结构和力学性能的影响.结果表明:添加Nb后钎料的相组成物主要是α-Zr、β-Zr、β-Nb和CuZr2,且随着Nb含量增加,晶界处的大尺寸第二相CuZr2不断减少,从而提高了钎料的耐腐蚀性;添加Nb钎料可有效地填充SiC陶瓷之间的间隙,且钎焊接头中无孔隙和裂缝;钎焊接头处形成了一定厚度的界面反应层,生成物质主要有ZrC、Zr2 Si、Nb2 C和Nb5 Si3;Nb2 C和Nb5 Si3可降低钎焊接头的脆性,其与Nb的固溶强化共同作用,提高了接头的剪切强度.当Nb含量较低时,SiC陶瓷接头的剪切强度随Nb含量(0％～10％,质量分数,下同)的增加而提高,其中Nb含量为10％时,接头断口处存在大量韧窝,接头强度达到最大值(86 MPa);但当Nb含量继续增加到15％时,由于Nb过量导致钎料熔点升高,使得接头剪切强度有所降低.     

镍基钎料钎焊GH586高温合金

采用非晶箔状BNi82CrSiB和BNi81CrB钎料以不同的保温时间进行钎焊实验,对钎焊接头进行了力学性能测试。利用扫描电镜和能谱分析对钎焊接头微观组织和断口进行观察和分析。结果表明,在钎焊温度下延长钎焊时间(60min)能够促进钎缝与扩散层的元素均匀分布,提高钎焊接头的室温和高温(930℃)拉伸性能。通过调整钎料合金成分,提高了钎焊接头的拉伸性能,高温拉伸性能提高22.5%。接头断裂发生在近缝区基体一侧,断裂形式主要为沿晶断裂。同时讨论了Si,B等元素对钎焊接头的组织和性能的影响。     

Ag颗粒增强复合钎料钎焊接头蠕变断裂及强化机理研究

测定了不同应力和温度下Ag颗粒增强复合钎料及基体钎料63Sn37Pb钎焊接头蠕变寿命,分析了Ag颗粒增强复合钎料及基体钎料钎焊接头蠕变断裂机理.表明:Ag颗粒增强复合钎料钎焊接头蠕变寿命优于基体钎料;Ag颗粒表面Ag-Sn金属间化合物形成及Ag颗粒对富Pb层阻碍作用是复合钎料钎焊接头蠕变性能提高的主要因素;钎焊接头Cu基板上一薄层富Pb相区形成是蠕变裂纹主要原因.     

硅氧烷齐聚物颗粒增强Sn-Ag基复合钎料的熔化特性

具有纳米结构的有机-无机笼型硅氧烷齐聚物（POSS）作为强化相的POSS/Sn-3.5Ag复合钎料可有效地改善基体钎料钎焊接头的力学可靠性。在前期试验的基础上,采用差热分析试验的方法分析了POSS 质量分数为3%的POSS/Sn-Ag复合钎料中POSS颗粒的熔化特性。结果表明,3% POSS/Sn-Ag复合钎料的熔化温度与Sn-3.5Ag共晶钎料相近,POSS颗粒的加入对其熔化温度影响不大,说明复合钎料在熔化特性上可以满足工艺性能的要求。此外,差热分析计算表明,3% POSS/Sn-Ag复合钎料在冷却过程中具有更高的表观活化能值,说明POSS强化相可能主要存在于Sn晶粒的晶界处。