Ga和Ce复合添加对低银无镉钎料组织及性能的影响（英文）

通过向Ag17CuZnSn钎料中复合添加微量的Ga和稀土元素Ce,研究了Ga和Ce元素的复合添加对低银无镉钎料组织及焊接性能的影响。采用火焰钎焊方法得到黄铜与不锈钢异种金属钎焊接头。试验表明,随着Ga和Ce元素的添加低银钎料的固液相线温度不断下降。当Ga和Ce含量分别为2%和0.15%(质量分数)时,钎料在母材表面的铺展面达到最大值。Ga和Ce元素的复合添加对低银钎料中的CuZ n化合物相有明显的细化作用,黄铜与不锈钢钎焊接头的抗剪强度最大值为378.6 MPa。在钎焊过程中,钎缝与不锈钢母材之间发生了明显的元素扩散,Ga元素的扩散率大于其他元素。同时当低银钎料中的Ce元素含量大于0.3%时,钎料组织中出现了新生成的块状稀土相。     

Ga元素含量对银钎料组织及性能的影响

研究了Ga元素的添加对B17AgCuZnSn钎料固液相线温度、铺展性能、显微组织以及钎焊接头抗拉强度的影响规律. 采用火焰钎焊方法,得到H62黄铜与304不锈钢的对接接头. 结果表明,随着Ga元素含量的增加,B17AgCuZnSn钎料固液相线温度出现下降,在母材表面的铺展性能有所上升,B17AgCuZnSn-2Ga钎料铺展试验中出现“润湿环”现象. Ga元素的添加改善了银钎料的显微组织,当Ga元素质量分数为2%时B17AgCuZnSn钎料组织细小均匀. 此外,采用该系列钎料钎焊黄铜和不锈钢时,得到了致密无缺陷的钎焊接头,当B17AgCuZnSn钎料中Ga元素质量分数为2%时,钎焊接头的抗拉强度达到最大值387.2 MPa.     

BAg17CuZnSn-xCe钎料组织及性能分析

通过向BAg17CuZnSn钎料中添加微量的稀土元素Ce，研究了微量Ce元素的添加对低银钎料组织及焊接性能的影响.结果表明，当Ce元素质量分数为0.15%时，BAg17CuZnSn-0.15钎料在黄铜和不锈钢母材表面铺展面积较BAg17CuZnSn钎料分别提高了12.1%和37.4%，钎焊接头的抗剪强度达到最大值340.2 MPa.随着Ce元素的添加，钎料的自腐蚀电位逐渐正移，钎料的耐腐蚀性能得到提升.Ce元素对BAg17CuZnSn-xCe钎料基体中的CuZn化合物相有明显的细化作用，当Ce元素质量分数为0.15%时，钎料组织最为细小、均匀.但是当Ce元素质量分数达到0.5%时，钎料中出现了Ce-Sn化合物相.     

铟对低银Ag-Cu-Zn钎料显微组织和性能的影响

研究了低银Ag-Cu-Zn钎料(ωAg≤20%)的熔化特性、铺展性能、钎料显微组织。以黄铜/304不锈钢作为母材,采用火焰钎焊方法,进行了搭接钎焊试验。结果表明,低银Ag-Cu-Zn钎料显微组织主要由铜基固溶体、银基固溶体、Cu Zn化合物相构成。In的添加降低了Ag-Cu-Zn钎料的固、液相线温度,改善了钎料润湿性能;添加In的低银Ag-Cu-Zn钎料在凝固过程中析出富In的银基固溶体,起到了固溶强化的效果,改善了钎焊接头的显微组织,从而提高了钎缝接头的力学性能。使用17Ag Cu Zn-1In火焰钎焊黄铜/304不锈钢,钎焊接头成形美观、组织致密、无缺陷存在,综合性能与含银量为25%的BAg25Cu Zn Sn银钎料的性能相当,节银效果显著。     

镓对AgCuZn钎料组织和性能的影响

研究了不同镓含量银钎料的熔化温度、铺展性能、钎缝力学性能以及钎料的显微组织变化规律.结果表明,随银钎料中Ga元素含量的增加,钎料的熔化温度降低,铺展性能改善,且显微组织有明显改变.分别以紫铜、黄铜为母材,采用火焰钎焊方法,采用对接和搭接接头形式进行钎焊,研究了钎焊接头的力学性能.除黄铜对接外,其它形式的接头断裂位置均在母材上,说明含镓银钎料的力学性能优良;对于黄铜对接接头来说,钎焊接头的抗拉强度随银钎料中镓含量的增加而逐渐增大,当镓含量为3%时,钎料的综合性能最好.     

低银BAg10CuZnSnInNd钎料组织与性能

研究了复合添加微量In和Nd元素对低银BAg10CuZnSn钎料熔化特性、润湿性能、显微组织及钎焊接头力学性能的影响.结果表明,In元素的添加可以显著降低钎料的固、液相线温度,而Nd元素对钎料的固、液相线温度没有明显的影响.适量In元素和Nd元素的添加可以显著提高钎料在304不锈钢和紫铜上的铺展面积,同时钎料的显微组织得到了明显细化,过量添加In元素和Nd元素后钎料组织中出现了富铟相和稀土相.当In和Nd元素的添加量分别为2%和0.1%时,304不锈钢/304不锈钢接头的抗剪强度达到最大值430 MPa,而304不锈钢/紫铜的钎焊接头发生断裂,且均断于紫铜处,说明钎焊接头的强度大于紫铜.     

微量In对AgCuZn钎料组织和性能的影响

研究了不同In含量银钎料的熔化温度、铺展性能、钎料显微组织以及钎缝力学性能的变化规律.以紫铜、黄铜为母材,采用火焰钎焊方法,用对接和搭接接头形式进行钎焊试验.结果表明,在银钎料中添加微量In元素,能够降低钎料的熔化温度,改善钎料的铺展性能,并显著改变钎料显微组织.对于黄铜对接来说,钎焊接头的抗拉强度,随银钎料中In含量的增加而呈抛物线方式增加;除黄铜对接接头外,其它形式的接头断裂位置均在母材上,说明含In银钎料的力学性能优良.     

镓对Ag-Cu-Zn钎料组织和力学性能的影响

研究了不同镓含量银钎料的铺展性能、钎缝力学性能以及钎料的显微组织变化规律.结果表明,通过添加微量合金元素、优化含镓银钎料的化学成分,可得到铺展性能优良、钎缝力学性能较高的含镓银钎料.以黄铜为母材,采用火焰钎焊方法,分别采用对接和搭接接头形式,研究测试了钎焊接头的力学性能.结果表明,两种接头形式的钎焊接头均断裂在母材,说明含镓银钎料具有较高的钎缝力学性能,完全可以替代含镉的银钎料.     

0.4mm不锈钢单边薄板钎焊工艺及组织分析

采用BNi-2镍基钎料对不锈钢单边薄板(厚度小于0.4 mm)真空钎焊,运用金相分析方法对钎焊接头的微观组织特征进行了研究。试验表明:在真空钎焊过程中,钎料和母材中元素扩散显著;钎缝组织由两部分组成:一部分是接近母材钎缝区一侧的固溶体组织,另一部分是位于中部的化合物相组织。不锈钢单边薄板的焊接接头组织均匀,钎料与母材之间得到了良好的冶金结合,从而得到满足要求的焊接接头。     

6063铝合金低温无铅钎焊

添加质量分数为1%，2%，3%和4% 的Bi元素和1%的Ga元素到Sn-9Zn二元合金中制备新型低温无铅钎料，对热浸镀锌的6063铝合金进行钎焊连接。采用激光共聚焦显微镜、电子扫描显微镜、X射线衍射和维氏硬度计等进行钎焊接头显微组织观察、物相分析、显微硬度分析，通过与3种传统含铅钎料钎焊接头进行对比，研究Bi和Ga元素对接头界面组织及其形成机理的影响。研究结果表明，450 ℃的温度下浸沾10 s时镀锌情况良好，锌液和6063铝合金相互扩散。Bi，Ga元素的添加，改善了钎料的润湿性，Sn-9Zn-xBi-Ga/镀锌层/6063铝合金钎焊接头区存在Al0.71Zn0.29化合物颗粒；Sn87Zn9Bi3Ga钎料的钎焊接头显微硬度最高达到38.4 HV0.2，接头冶金结合最紧密，是比较适合6063铝合金低温钎焊的钎料。     

Effect of Ce Addition on the Microstructure and Properties of Ag17CuZnSn Filler Metal

The effect of trace amounts of rare earth element Ce on the wettability, mechanical properties and microstructure of Ag17CuZnSn filler metal was investigated systematically by means of microstructure and spectroscopic characterizations. H62 brass and 304 stainless steel were brazed with Ag17CuZnSn-xCe filler metals. The results indicate that wettability and oxidation resistance of filler metal are remarkably improved with adding trace amount of Ce. The shear strength of brazed joint increases 29% compared to that of brazed joint without adding Ce. Moreover, it is observed that the trace amount of Ce in Ag17CuZnSn filler metal refines the brazed joint matrix microstructure. The elements diffusion is examined during the brazing process. More Ce can diffuse into the stainless steel than that of either Cu or Zn. Compared to the Cu solid solution, Fe prefers to diffuse into the Ag solid solution. When the Ce content is 0.3 wt.%, some bright and brittle Ce-bearing particles appear in the bottom of dimples which deteriorate the shear strength of brazed joint. The results of this study can stimulate the use of low-silver brazing filler metals for various applications.     

SnAg1.0Cu0.5对Ag30CuZnSn药芯钎料润湿性能及钎焊接头力学性能的影响

向Ag30CuZnSn药芯钎料药粉中添加SnAg1.0Cu0.5(SAC105)粉末,研究了不同SAC105含量对Ag30CuZnSn药芯钎料钎缝组织及钎焊接头性能的影响. 结果表明,SAC105的加入可以显著提高Ag30CuZnSn药芯银钎料的润湿铺展性能,随着SAC105的添加量增加,Ag30CuZnSn药芯银钎料的润湿铺展面积增大. 这主要是因为Sn元素的增加能显著降低钎料的熔化温度,从而增大液态金属的过热度,降低液态金属的粘度,增强液态金属的流动性,最终提高Ag30CuZnSn钎料在304不锈钢表面的润湿铺展性能. SAC105添加量为20% (质量分数)时,钎缝组织最细,主要由交织状的银基固溶体构成,相应的钎焊接头抗剪强度最大为453 MPa,提高了29.9%.     

Cr对Ni-P系钎料钎焊不锈钢接头性能的影响

研究了钎焊温度对Ni-P系钎料铺展件能及其真空钎焊OCr13不锈钢接头力学性能的影响.结果表明,Ni-P系钎料铺展面积随钎焊温度的升高而增大,并且相同温度下不含Cr的Ni-P钎料铺展面积大于Ni-Cr-P的铺展面积;钎焊温度从925℃升高到1000℃过程中,Ni-P、Ni-Cr-P钎料钎焊不锈钢接头的室温剪切强度均增大,并且在相同钎焊工艺下,不含Cr的Ni-P钎料钎焊不锈钢接头室温剪切强度优于Ni-Cr-P钎焊接头强度30～40MPa;Ni-P系钎料钎焊接头高温强度随温度升高而下降,测试温度超过500℃时,相同温度下含Cr的钎料能够提高钎焊接头强度0～30 MPa.     

Zn-Al-Ag钎料铜-铝钎焊接头显微组织与力学性能

研究了Ag元素对Zn-Al钎料显微组织的影响,添加Ag元素能够细化Zn-Al钎料显微组织.结合钎焊接头力学性能、钎焊接头显微组织以及断口形貌,分析了Zn-Al-Ag钎料铜-铝钎焊接头的断裂机理.在外力作用下,钎缝显微组织中脆硬的块状CuAl₂相与其周围组织难以实现同步协调变形,在CuAl₂相边缘容易产生应力集中,从而萌生裂纹源,这是Zn-Al-Ag钎料铜-铝钎焊接头发生断裂的主要原因.添加Ag元素后,钎缝中块状CuAl₂相尺寸变小,应力集中倾向降低,对应的钎焊接头强度提高.当Ag元素添加量为3.3%(质量分数)时,钎焊接头强度达到最高,其对应的断口形貌中韧窝状形貌大而深.     

Yb元素对BAg30硬钎料及焊点组织与性能的影响

研究了Yb元素对Ag30-Cu-Zn-Sn（BAg30）钎料热性能、润湿性和微观组织的影响,分析了焊点的剪切强度和断口形貌,优化了钎料组分。结果表明,BAg30钎料添加1%（质量分数,下同）Yb后可以显著降低钎料液相线-固相线差值,促进钎料在钢基板表面的润湿性,细化微观组织。然而,当Yb添加量超过1%后,过量的Yb元素会降低钎料的性能,粗化微观组织。通过焊点剪切测试,BAg30-1% Yb钎料的焊点抗剪切强度和断裂形貌表现出明显的优越性,抗剪切强度相较于BAg30钎料焊点明显提高,断口形貌出现均匀细小的韧窝,表现为韧性断裂机制。     

SiC纳米线对Ni-Cr-P钎料及Ni-Cr-P/Q235焊点组织与性能影响

采用具有优良高温强度、高热导率、高耐磨性能和耐腐蚀性能的SiC纳米线为Ni-Cr-P钎料的添加物,研究了钎料/焊点的组织与性能。结果表明,钎料的组织由Ni(Cr)固溶体、Ni₃P固溶体以及Ni(Cr)和Ni₃P共晶组织组成,微量的SiC纳米线可以显著细化基体组织,使焊点抗剪切强度提高29.6%。SiC纳米线的添加使钎料的熔化温度提高约4℃,显著促进钎料在Q235基板表面的润湿性,增幅达到12.5%。然而,过量添加SiC纳米线会显著粗化基体组织,降低钎料的润湿性和焊点的抗剪切强度。在不同SiC含量的Ni-Cr-P钎料中,Ni-Cr-P-0.1SiC钎料/焊点具有明显的优越性。     

基于熵模型镀锡银钎料钎焊性能的定量表征

以BAg50CuZn钎料和BAg34CuZnSn钎料为基材，采用镀覆扩散组合工艺制备了两类镀锡银钎料，利用综合热分析仪、润湿试验炉、万能拉力试验机测定镀锡银钎料的熔化温度区间、润湿面积及钎焊接头抗拉强度，建立了钎料润湿熵和接头强度熵的数学模型，并与熔炼合金化制备的相同Sn含量的传统钎料进行对比. 结果表明，与相同Sn含量的传统钎料相比，镀锡银钎料的润湿熵值更小、强度熵值略高. 同等Sn含量条件下，镀锡银钎料和传统钎料润湿熵值的变化趋势，与对应钎料在316LN不锈钢表面的润湿面积随Sn含量的变化趋势基本一致，强度熵值的变化趋势与对应钎料钎焊316LN不锈钢接头的抗拉强度随Sn含量的变化趋势几乎吻合；润湿熵和强度熵的模型在一定程度上可定量预测镀锡银钎料的钎焊工艺性和接头力学性能.     

铝/钢异种金属火焰钎焊接头组织和性能

通过扫描电镜、能谱分析和X射线衍射等方法研究了火焰钎焊时Zn-xAl钎料的润湿性能、铝/钢钎焊接头界面显微组织、金属间化合物层以及接头抗剪强度.结果表明,Zn-xAl钎料配合改性CsF-RbF-AlF₃钎剂,可以有效地去除母材表面氧化膜,从而提高钎焊接头力学性能.随着Al元素含量增加,钎料铺展性和填缝性随之提高,但是钎焊接头强度先升后降,Al元素含量为15%时,钎焊接头力学性能最佳.钎焊接头显微组织分析结果表明,金属间化合物主要为Fe₄Al₁₃相. Zn-xAl钎料中Al元素含量较低时,界面层由富锌相和Fe₄Al₁₃相组成.随着Al元素含量的增加,在Zn-25Al钎焊接头界面出现第二层金属间化合物Fe₂Al₅相.