采用钛基活性钎料高温钎焊高强石墨

采用Ti基活性钎料对高强石墨进行了高温钎焊试验。研究了焊接温度、保温时间、焊料量、降温速率对试样连接强度的影响。通过正交实验优选工艺，确定最佳工艺为：焊接温度1420℃，保温时间20min，焊料量280mg，降温速率10℃／min。所得连接件的最高相对抗弯强度为62．55％。微观结构研究表明，在石墨／焊料界面处C元素和Ti元素发生了显著的互扩散，生成了厚度约15μm的反应层，实现了良好的界面结合。接头区域XRD分析表明，在石墨／焊料界面上几乎全部为TiC，在焊料内部距此界面200μm处仍有部分TiC存在，但主相是纯Ti，还有部分Ti2Ni。在焊料内部距此界面400μm处主相是纯Ti，次相是Ti2Ni，无TiC存在。     

基于正交试验法的钎焊各参数对石墨连接的影响

对高强石墨使用Ti+Ni体系焊料进行真空炉钎焊烧制后,其焊料溢出面积与三点弯曲力矩对高强石墨电极整体性能有一定的影响。这两个因素主要受焊接压力、液压压力、焊料质量和焊料孔深度这个四个参数影响,因此对这四个参数进行正交试验法分析。结果表明焊接压力为15 N,液压压力为2.5 N,焊料质量为0.08 g,石墨孔深度为1.0mm,烧制后得到的溢出面积为0.72 mm~2,此时的溢出面积小于正交试验结果;在液压压力为2.0 N时,焊接压力15 N,焊料质量为0.10 g,石墨孔深度为1.0 mm,此时的三点力矩为13.5 N·m。最后用XRD测定分析了最佳力矩下的界面结构产物,主要是在真空和高温下形成的TiC。     

Ti3SiC2陶瓷与TC4合金钎焊接头微观组织及性能

采用接触反应钎焊,以Ti/Ni/Ti为中间层,实现了Ti3SiC2陶瓷与TC4合金的连接。钎焊接头的典型界面组织为：TC4/α-Ti + β-Ti + Ti2Ni/Ti2Ni + Ti3AlC + Ti5Si3Cx + TiC/Ti3SiC2。随着钎焊温度的升高和保温时间的延长,钎缝宽度增加,Ti2Ni相含量减少。钎焊温度为980 ℃时,大量的Ti2Ni相分布于反应区;连接温度为1000 ℃时,钎焊接头抗剪强度最高,达到82 MPa,断裂主要发生在陶瓷母材处;随着钎焊温度的继续提升,在反应区和TC4合金界面处出现明显孔洞,接头力学性能显著降低。此外,分析了钎焊接头的形成机制。     

TiZrNiCu钎料钎焊Ti53311S高温钛合金接头界面结构及性能

采用TiZrNiCu钎料实现了Ti53311S高温钛合金的钎焊连接,通过SEM、EDS、微区XRD等方法分析了接头界面的微观组织结构,重点研究了钎焊温度对接头界面结构及力学性能的影响规律。结果表明,钎焊接头的典型界面结构为:Ti53311S/α+β/(Ti,Zr)2(Cu,Ni)化合物/α+β/Ti53311S;随钎焊温度的升高,(Ti,Zr)2(Cu,Ni)化合物数量不断减少,当钎焊温度超过α+β→β转变温度时,钎缝及钛合金母材均形成片层状α+β组织;接头抗拉强度随钎焊温度升高逐渐增加后趋于稳定,当在1010℃/10 min条件下钎焊时,接头平均抗拉强度最大为912.8 MPa,断口分析表明,断裂发生于钎缝处,为脆性解理断裂。     

Ti69Zr30Fe1高温形状记忆合金的微观结构和记忆特性

采用TiZrNiCu钎料实现了Ti53311S高温钛合金的钎焊连接,通过SEM、EDS、微区XRD等方法分析了接头界面的微观组织结构,重点研究了钎焊温度对接头界面结构及力学性能的影响规律.结果表明,钎焊接头的典型界面结构为:Ti53311S/α+β/(Ti,Zr)2(Cu,Ni)化合物/α+β/ Ti53311S;随钎焊温度的升高,(Ti,Zr)2(Cu,Ni)化合物数量不断减少,当钎焊温度超过α+β→β转变温度时,钎缝及钛合金母材均形成片层状α+β组织;接头抗拉强度随钎焊温度升高逐渐增加后趋于稳定,当在1010℃/10 min条件下钎焊时,接头平均抗拉强度最大为912.8MPa,断口分析表明,断裂发生于钎缝处,为脆性解理断裂.     

镍过渡层对钛/铜软钎焊性能的影响

针对金属Ti、Cu之间难以直接进行钎焊的状况,采用在Ti基体上制备过渡层Ni的方法改善其可焊性,研究了不同Ni层厚度对Ti的In焊料软钎焊的影响.采用超声C扫描(C-Scan)对焊件的焊接结合率进行了分析,观察了焊缝微观组织结构及焊接断面,同时分析了焊件的结合强度.结果表明:Ni层有效提高了金属Ti的可焊性,当Ni层厚度为10 μm时可以获得最佳焊接效果.     

TiZrNiCu钎料钎焊石墨与TC4接头组织与力学性能研究

在钎焊时间为60～1500s,钎焊温度1163～1273K的条件下,采用TiZrNiCu钎料对石墨和TC4钛合金进行了钎焊试验。利用扫描电镜及能谱仪对接头的界面组织进行了研究。结果表明,接头界面结构为石墨/TiC/(Ti,Zr)2(Cu,Ni)/Ti(s.s)+(Ti,Zr)2(Cu,Ni)/TC4。以抗剪强度评价石墨和TC4钛合金接头的力学性能,发现当钎焊温度为1193K,保温时间为300s时,接头抗剪强度最高,为15MPa。     

复合粉末中间层钎焊SiO2 陶瓷与TC4合金的接头组织与性能

采用46.4%Ag-18.0%Cu-35.6%Ni(质量分数)复合粉末中间层实现了SiO2陶瓷和TC4钛合金的良好钎焊.使用扫描电镜、能谱分析和X射线衍射等方法对钎焊接头的界面组织和力学性能进行了研究.结果表明,SiO2陶瓷和TC4钛合金的连接接头成形良好,SiO2陶瓷/Ag-Cu/Ni/TC4钛合金钎焊接头的界面结构为:SiO2/Ti4O7+TiSi2/Ti2Cu+Ti2Ni/α-Ti+Ti2Cu+Ti2Ni过共晶组织/α-Ti+Ti2Cu+Ti2Ni过共析组织/α-Ti/TC4.当钎焊温度为970 ℃、保温时间为30 min时,使用Ag-Cu/Ni粉末中间层钎焊SiO2陶瓷与TC4钛合金的接头达到最高抗剪强度38 MPa.     

Ni—Ti活性钎焊高纯Al2O3界面反应微观机理

基于部分液相瞬间连接工艺，采用Ni-Ti活性钎焊技术实现了高纯Al2O3陶瓷与可伐合金（4J33－Kovar)的气密性封接，采用微观组织分析，微区优分分析和X射线衍射分析等方法，研究了封接反应的微观机理，研究结果表明，氧化铝陶瓷中的氧扩散进入焊料中，在焊料／Al2O3界面形成了Ni2Ti4O反应层，厚度1μm-2μm，起到了陶瓷晶格到金属晶格的过渡作用。     

新型含钯镍基钎料钎焊不锈钢接头的性能分析

对新型Ni-Pd-Ag-Cr-Si钎料钎焊1Cr18Ni9Ti不锈钢的接头性能进行了分析。结果表明,新型Ni-Pd-Ag-Cr-Si钎料对1Cr18Ni9Ti不锈钢有良好的润湿性;钎焊接头中,紧靠钎缝与母材界面的是与该界面平行的长条形齿状镍钯基固溶体致密组织。这种固溶体具有较高的强度和塑性,钎缝宽度为170μm时,钎缝仍具有较高的剪切强度,利于保证钎焊不锈钢产品质量不发生重大变化。     

碳化硅陶瓷电阻钎焊界面微观结构

采用三元Ag-Cu-Ti活性焊料对碳化硅陶瓷进行电阻钎焊,利用电子显微镜观察分析连接界面微观结构。在界面观察到了反应层生成。在试验条件下,反应层由靠近焊料的Ti5Si3和靠近SiC侧的TiC组成,反应层厚度随焊接区温度的增加而不呈单调增加。在焊接电流上升速率为17 A/s时,接头界面反应层厚度仅为15nm。实验结果表明,以Ag-Cu-Ti合金为焊料在大气中能够实现碳化硅陶瓷的电阻钎焊。     

碳含量对WC-8%Co硬质合金/1Cr13不锈钢钎焊接头组织与性能的影响

以Z81作为钎料,对碳的质量分数分别为5.40%、5.45%、5.50%的WC-8%Co硬质合金与1Cr13不锈钢进行高频感应钎焊。通过OM、SEM分析了钎焊接头的微观组织,并对其力学性能进行了分析,同时采用ANSYS对钎焊接头残余应力进行了模拟。研究表明:在焊接过程中,碳含量对钎焊接头微裂纹的产生、接头处硬质合金的硬度、断裂韧性和强度产生影响。当碳的质量分数为5.40%和5.50%时,在硬质合金与焊缝的界面处出现焊接微裂纹;不同碳含量的硬质合金其硬度均随着与焊缝距离的减小而减小;三种碳含量的硬质合金的断裂韧性均在距焊缝300μm处急剧下降,但其中碳的质量分数为5.45%时的硬质合金下降幅度最小且此碳含量下钎焊接头抗弯强度达到最大值458 MPa。通过ANSYS模拟得出硬质合金与钢焊接的残余应力在垂直焊缝方向上呈梯度分布,最大值出现在硬质合金与焊缝界面处。本实验中,硬质合金碳的质量分数为5.45%时具有最佳的焊接性能。     

(Ag-Cu-Ti)+(Ti+C)复合钎料钎焊Cf/SiC复合材料与TC4钛合金

Ag-Cu-Tj复合钎料中加入Ti粉和石墨碳粉作为中间层,在适当的工艺条件下真空钎焊Cf/SiC复合材料与TCA.利用SEM,EDS,XRD分析接头微观组织,利用剪切试验检测接头力学性能.结果表明:钎焊时,复合钎料中的Ti与Cf/SiC复合材料反应,在Cf/SiC复合材料与连接层界面形成由Ti3、SiC2相、Ti5Si3相和少量TiC化合物组成的混合反应层.复合钎料中的Cu与Ti合金中的Ti发生互扩散,在连接层与Ti合金界面形成不同Ti含量的Cu-Ti化合物过渡层.钎焊后,连接层中Ti和石墨碳反应形成的TiC微粒均匀分布在复合连接层中,缓和了接头的热应力.当连接温度为910℃,保温时间为25 min时,可得到接头剪切强度为145 MPa.     

用Ti3SiC2粉料连接反应烧结SiC陶瓷

用Ti3SiC2粉末作为焊料,采用热压反应烧结连接法连接SiC,通过正交实验,研究了连接温度、高温保温时间、连接压力和连接层厚度对试样连接强度的影响,优选出的最佳工艺参数分别为:1 500℃,30 min,30MPa,150 μm.所得到的接头最大剪切强度为39.49 MPa.微观结构研究和成分分析表明:在界面处,发生了元素的扩散,促进了界面结合,有明显的反应扩散层.物相分析显示在高温、高压、氩气气氛以及使用石墨模具的条件下,Ti3SiC2与母材发生界面反应,实现界面结合.     

钛合金与铝基复合材料钎焊接头组织及力学性能

通过一种超声辅助钎焊连接方法,采用Zn基钎料对TC4钛合金和55%Si Cp/Al复合材料进行了钎焊连接。通过扫描电镜、能谱议及电子万能试验机对钎焊接头的微观组织、界面成分及接头的剪切强度进行了分析研究。结果表明,超声辅助钎焊连接方法可以有效实现钛合金与55%Si Cp/Al复合材料的冶金连接。接头中复合材料侧界面氧化膜完全消失,并且基体中的小尺寸Si C颗粒向钎缝中大量迁移。而在钛合金侧界面处只生成了一种金属间化合物Ti Al3,平均厚度为2~4μm。在420℃焊接时接头的最高剪切强度可达到167 MPa,其试样接头断裂于金属间化合物Ti Al3和55%Si Cp/Al复合材料的界面区附近。     

添加泡沫镍中间层Al_2O_3/1Cr18Ni9Ti钎焊接头性能研究

连接温度850℃,保温时间20 min,用泡沫镍金属作为中间层真空钎焊Al2O3陶瓷与1Cr18Ni9Ti不锈钢;采用SEM、EDS分析了钎焊接头的微观组织,利用剪切试验和热循环检测了接头的力学性能。结果表明,不添加中间层时,接头平均剪切强度只有8.6 MPa,热循环寿命为5次,断裂位置发生在陶瓷侧,Ti元素主要分布在连接界面处;添加泡沫镍中间层时,接头平均剪切强度达到80.9 MPa,热循环寿命为60次,断裂位置发生在陶瓷与泡沫镍金属连接界面处,Ti元素主要分布在泡沫镍中间层。     

SiC陶瓷连接工艺及焊料反应产物研究

采用热压反应烧结技术，使用Ti-Ni混合金属粉末焊料对SiC陶瓷进行连接，探讨了焊接温度、保温时间、焊料厚度以及焊接压力等工艺参数对连接件抗弯强度的影响规律，并通过对连接界面及焊料反应产物进行SEM，EDS，XRD分析，进一步考察了焊接工艺对连接件的断裂类型，焊料反应产物及其结合强度的影响规律。结果表明，采用适当的连接工艺，Ti-Ni焊料与母材可通过适当且适度的界面反应获得牢固结合，此时界面反应产物为以TiC,NiTi为主含Ni3C,Ni16Ti6Si7的混合物，且具有较高强度的TiC以弥散相形式分布在以具有一定韧性的金属间化合物NiTi为主的基质中，对接头性能的改善起到关键作用。在本实验范围内，在连接温度1100摄氏度，保温时间20min，焊接压力12．7MPa，焊料厚度0．3mm条件下可获得最佳陶瓷接头，其相对抗弯强度为53％。     

TC4/Inconel 625真空扩散连接接头微观组织及力学性能研究

采用真空扩散连接,实现了TC4-Inconel 625异种材料的连接。采用扫描电镜和电子万能拉伸试验机对接头界面微观组织和力学性能进行了研究。结果表明,当连接时间为3 min时,在连接界面生成了α+βTi片层组织,β-Ti、Ti2Ni、Ti Ni和Ti Ni3等反应产物,接头抗拉强度达到580 MPa。当连接时间增加到5 min时,在连接界面产生了相同的多层反应产物,但反应层的厚度大大增加,从3 min时的约3μm增加到约6μm,接头抗拉强度降低至440 MPa。在3和5 min连接时间下接头断口上观察到大量的解理条纹,说明接头呈脆性断裂。     

采用Ni基钎料和Cu中间层真空钎焊W/CuCrZr的接头组织和性能研究

以20μm厚的纯Cu片作为中间层,采用20μm厚的非晶态Ni基钎料箔在在900、930、950℃下保温10min真空钎焊W和CuCrZr合金。采用SEM和EDS分析了钎焊接头的界面形貌,检测钎焊接头的剪切强度及显微硬度。结果表明,中间层Cu与母材CuCrZr合金一侧界面结合良好,在CuCrZr合金一侧形成了钎焊热影响区;钎料与W母材界面处形成了反应层,在W母材侧有微裂纹。随着钎焊温度的升高,W侧裂纹增多,造成接头性能的迅速恶化。W和CuCrZr的钎焊温度最好控制在930℃以下。以纯Cu片为中间层,采用Ni基钎料钎焊W和CuCrZr的过程,实质上是Ni与Cu、W互相扩散并反应生成化合物层和固溶体的过程。钎焊接头的最佳剪切强度为144MPa,断裂主要发生在W母材及W与反应层之间的界面。钎缝区域的显微硬度随钎焊温度的升高而降低,CuCrZr合金焊接热影响区的硬度高于其母材。     

镀镍钨铜与银铜焊料钎焊工艺的研究

在金属-玻璃管壳封装中,由于玻璃绝缘子对氢气敏感,在焊接管壳的底座时采用氮气而非氢气作为保护性气氛.针对氮气的钎焊条件,研究了不同钎焊温度、时间对镀镍钨铜与银铜焊料浸润性的影响,并观察其界面微观组织结构.结果表明:银铜焊料与镀镍钨铜材料在较宽的温度范围内浸润性良好,最佳钎焊温度为820℃,最佳钎焊时间为5min.钎焊界面的微观组织表明,镀镍钨铜材料与银铜焊料焊接界面平整,结合紧密,没有出现孔洞、裂纹等缺陷.