1Cr18Ni9Ti不锈钢/Ti6Al4V钛合金真空钎焊工艺研究

采用Ag-Cu-Ti钎料进行Ti6Al4V(TC4)钛合金和1Cr1 8Ni9Ti不锈钢的真空钎焊,观察分析了其在钎焊温度为790～870℃和保温时间为1和3min时钎缝界面微观组织和成分分布.研究结果表明,钎缝宽度随着钎焊温度的升高而降低,随着保温时间的增加而增加;扩散层厚度随着保温时间的增加而增加.Ti是焊缝中反应物多少的决定因素.在钎焊温度790℃,保温3min时能得到较好的焊缝组织,界面无裂纹出现.     

钎焊温度对TC4/Ti60接头组织及性能的影响

为研究钎焊温度对TC4/Ti60接头组织及力学性能的影响,采用纯铜箔作为中间层对TC4与Ti60合金进行接触反应钎焊,钎焊温度范围为970~1 010℃.采用SEM,EDS,XRD,拉剪试验对接头组织及力学性能进行研究.结果表明,接头的典型界面组织为TC4/α-Ti+Ti_2Cu/Ti_2Cu/Ti Cu/Ti_2Cu/α-Ti+Ti_2Cu/Ti60.随着钎焊温度的升高,基体侧的反应扩散层厚度增加,钎缝厚度及Ti-Cu金属间化合物含量逐渐减少,钎缝成分趋于均匀化.接头抗剪度随钎焊温度的升高先增加后减少,当钎焊工艺为1 000℃保温10 min时,接头抗剪强度最高为130 MPa.断口分析表明,接头断裂于钎缝与扩散反应层之间,断裂方式为准解理断裂.     

钛及钛合金电弧钎焊及接头强度

用Ti—Cu—Ni，Ti-Cr-Zr钎料在TIG电弧加热条件对TA2和Ti—6Al—4V钛合金进行钎焊。结果表明：用Ti—Cu—Ni钎料钎焊TA2和Ti—6Al—4V钛合金的搭接接头强度分别是418．3MPa和439．6MPa；用Ti—Cr—Zr钎料钎焊TA2和Ti—6Al—4V钛合金的搭接接头强度分别是575．2MPa和656．1MPa。对Ti-Cu-Ni钎料／母材界面分析认为固液异分化合物η相((Cu，Ni)Ti2)生成时呈笋状生长，嵌入钎缝对钎缝的强度提高有利。对Ti-Cr-Zr钎料／母材界面分析，认为主要是固溶体β-Ti(Cr)存在提高了钎缝强度。     

硬质合金与高温合金钎焊界面组织与极端工况下的力学性能

随着现代工业的急速发展,常规硬质合金与钢钎焊工具逐渐难以满足复杂极端工作环境的需求,针对此问题,研究了不同钎焊温度(860℃~950℃)对AgCuNiMn钎料真空钎焊YG6X硬质合金与GH4169高温合金钎焊接头微观组织的影响,测试了860℃~950℃焊接温度下试样在常温与理论工作温度227℃下的抗拉强度,并测试了860℃焊接温度下试样的深低温(-238℃)抗拉强度。钎缝微观组织主要由Ag基固溶体与Cu基固溶体组成,随着钎焊温度的升高,钎缝中心区Cu基固溶体的数量逐渐减少,钎缝间隙逐渐变窄,两侧界面处Cu基固溶体反应层逐渐变厚,一定程度上提高了钎料与母材的界面结合强度,但同时也使得钎缝处残余应力增加。钎缝在常温下的抗拉强度呈现先升高后降低的趋势,在890℃~950℃焊接温度区间,227℃的拉伸试验温度对接头抗拉强度基本没有影响,在钎焊温度为890℃时,平均拉伸强度达到最高值为715.3 MPa。在860℃焊接温度下,接头的平均抗拉强度表现为-238℃拉伸强度(474.8 MPa)>常温拉伸强度(430.2 MPa)>227℃拉伸强度(278 MPa),深低温环境下接头的抗拉强度相较于常温下提高了约10%;由于860℃焊接温度相对较低,钎料与母材溶解与扩散程度较低,导致钎料在227℃下发生软化,抗拉强度急剧下降。     

真空钎焊工艺对Al_2O_3陶瓷/304不锈钢接头成形的影响

采用Ag-Cu-Ti钎料对Al_2O_3陶瓷与304不锈钢进行了不同工艺参数下的真空钎焊连接试验。通过SEM、EDS、XRD方法分析了钎焊接头的显微组织和界面反应产物,研究了钎焊温度和保温时间对钎焊接头组织和裂纹的影响。结果表明,Al_2O_3/304接头钎缝分为3个反应区,分别是靠近陶瓷的反应层,由Ti O反应层和Ti3Al反应层组成;钎缝区,由Ag(Cu)固溶体、Cu(Ag)固溶体和Ti Fe_2组成;靠近不锈钢的Ti Fe_2+Ti O反应层。随着钎焊温度升高,保温时间的延长,接头钎缝中Ti Fe_2数量增加,尺寸增大,这降低了通过塑性变形缓解接头残余应力的能力,同时陶瓷侧界面反应层增厚。这些使得接头陶瓷的裂纹现象越严重。     

Ti(C,N)基金属陶瓷与45钢钎焊接头显微组织和剪切强度的研究

以铜基合金为钎料,通过真空钎焊方法获得Ti(C,N)基金属陶瓷与45钢牢固接头。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等研究了主要钎焊工艺参数对钎焊接头剪切强度、显微组织和界面处各元素分布的影响规律。结果表明:随着钎焊温度和保温时间的增加,接头的剪切强度先增加后减小。当钎焊温度和保温时间分别为1 060℃和10 min时,钎料与母材中的元素在界面处发生较剧烈扩散,并形成适当厚度的扩散层,界面产物从45钢一侧到Ti(C,N)基金属陶瓷一侧依次为(Fe,Ni)固溶体、Cu Mn Zn金属间化合物、(Cu,Ni)固溶体和Ti(C,N),此时,接头达到最高剪切强度195.3 MPa。     

Ti(C,N)基金属陶瓷与低碳钢真空钎焊的界面结构及接头强度

本文采用CuMnNiCrSi钎料实现了对Ti(C,N)基金属陶瓷与低碳钢的真空钎焊连接。研究了钎焊温度和保温时间对钎焊接头剪切强度的影响,通过XRD、SEM和EDS对接头的物相、显微组织、元素分布及断口形貌进行分析。研究表明:在钎焊温度为1030℃,保温时间为20 min的工艺条件下,钎焊接头的结合强度达到最大,其剪切强度为301.5 MPa。Ti(C,N)基金属陶瓷/低碳钢焊缝由α-Ti基固溶体和Cr基固溶体构成。在金属陶瓷一侧的界面处形成Cu基固溶体,在钢一侧形成(Cu,Ni)固溶体和(Fe,Ni)固溶体。Ti(C,N)基金属陶瓷/低碳钢接头断裂发生在Cu基钎料处,其断裂方式为韧性断裂。     

TC4/30CrMnSiNi2A钎焊接头组织与力学性能分析

采用Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni和 Ag-Cu28两种钎料分别对TC4钛合金/30CrMnSiNi2超高强钢异种材料进行了钎焊,对钎焊界面组织以及接头的力学性能进行了分析。结果表明：Ag基钎料钎焊TC4与30CrMnSiNi2A异种材料时,钎缝界面组织为Ag(s,s)+Ti-Cu系化合物组成;因Ag固溶体的存在,钎缝具有一定的韧性,接头剪切强度较高,剪切断口呈现出韧性断裂特征。Ti基钎料钎焊TC4与30CrMnSiNi2A异种材料时,钎缝界面组织为Ti-Zr固溶体+未完全反应凝固钎料,钎缝显微硬度较高,接头剪切强度较低,呈现出脆性断裂特征。Ag基钎料TC4/30CrMnSiNi2A异种材料钎焊接头力学性能明显优于Ti基钎料结果,在钎焊温度830℃,保温时间15min时,剪切强度为125.52MPa。     

TC4/TNM钎焊接头界面组织及性能

采用Ti-25.65Zr-13.3Cu-12.35Ni-3Co-2Mo(wt.%)非晶箔带钎料在900 ℃~1020 ℃/10 min工艺下真空钎焊连接TC4和TNM合金,并系统研究了TC4/TNM钎焊接头的界面组织和形成机理以及钎焊温度对界面组织和剪切强度的影响规律。结果表明：钎焊温度900～980 ℃时接头的组织为TC4/细小网篮状(α+β)-Ti/γ-(Ti,Zr)2(Cu,Ni) + α-Ti/Ti3Al/TNM,随钎焊温度升高,钎缝中硬脆的γ相减少、韧性的α-Ti增加。钎焊温度1000 ℃和1020 ℃时,接头的界面反应层由三层演变成两层且对应的物相分别是韧性差的粗针状(α+β)-Ti和Ti3Al,粗针状(α+β)-Ti随温度升高进一步粗化。钎焊接头剪切强度随温度升高先增加后减小,钎焊温度980 ℃时剪切强度达到最大值494.83 MPa。剪切测试的钎焊接头均脆性断裂于TNM侧的钎缝中。     

钎焊工艺参数对TC4钛合金钎焊接头组织及性能的影响

在钎焊温度为780～900℃,钎焊时间为2～30 min的条件下,采用Ag-28Cu钎料对TC4钛合金进行了真空钎焊试验。利用金相显微镜、扫描电镜及能谱仪对接头微观组织进行了研究。结果表明,接头形成3个反应区:扩散区Ti_2Cu+Ti(s.s)、界面反应区Ti_2Cu/TiCu化合物以及钎缝中心区的Ag(s.s)+Cu(s.s)。随着钎焊温度的提高和保温时间的延长,扩散区及界面层的厚度增加,但过高的工艺参数会导致钎料流失从而使钎缝宽度降低。在钎焊温度为820℃,保温时间为10 min时,钎焊接头的抗剪强度最高,为121 MPa。     

Microstructure and magnetic properties of Ti/Co/Ti films

The two series of as-deposited and annealed Ti/Co/Ti thin films were deposited by magnetron sputtering onto glass substrates at room temperature. The structural and magnetic properties of the films at room temperature were investigated as function of Co layer thickness. X-ray diffraction (XRD) profiles show Co nanograins are formed as the hexagonal-close-packed (hcp) structure. The perpendicular coercivity of the Ti(15 nm)/Co(30 nm)/Ti(15 nm) film annealed at 450 ℃ for 30 min is about 288 kA·m-1 .     

Ti/Cu/Ti接触反应钎焊溶解机理

采用Cu作中间层进行Ti的接触反应钎焊。研究了初始液相形成机理，液相区宽度与工艺参数之间的关系。结果表明，随着钎焊温度或保温时间的增加，液相区的宽度也随之增加，温度或时间的微小变化对液相区都会产生很大的影响，并且液相区的宽度在其它条件不变的情况下，与保温时间的关系符合平方根定律。理论计算的液化时间与试验结果接近。     

Effect of Ti layer thickness on microstructure and magnetic properties of Ti/Co/Ti films

TiCoTi granular films were prepared by DC facing-target magnetron sputtering system onto glass substrates and subsequently in situ annealing in vacuum. Structural of Ti ( t nm)/Co (40 nm)/Ti ( t nm) films were investigated in detail, which shows that the majority Co nanograins are formed as the hexagonal-close-packed (HCP) structure. Vibrating sample magnetometer (VSM) and scanning probe microscope (SPM) were applied to study the magnetic properties, morphologies and domain structures of these samples. It has been found that the structure and magnetic properties of the Ti/Co/Ti films depend strongly on the Ti layer thickness. The out-of-plane coercivities ( Hc) of the film is maximum about 78.8 kA·m-1 when t =5 nm with annealing at 300 ℃; the distributing of grains of the sample is uniformity; and the average size of particles is about 13 nm. The obtained results suggest that this system is perpendicular anisotropy and might be applicable to perpendicular magnetic recording media.     

钛/铝/钛层状复合材料的爆炸复合制备及后续热压处理研究

本文以纯钛板与纯铝板为原料,通过爆炸复合法制备钛/铝/钛层状复合材料,之后采用热处理以及热压工艺对钛/铝/钛层状复合材料进行进一步处理。研究结果表明：复合板界面主要由波状界面和平直状界面构成,铝元素与钛元素在界面上发生了互扩散,界面结合性能优良,可以承受后续较大的二次塑性变形;热处理后的复合板界面发生明显扩散,在热处理25 h后热压2.5 h后铝层完全反应,扩散反应层主要由TiAl₃相以及Ti₂Al₅相构成。     

层叠Ni/Ti热扩散形成金属间化合物的规律

选择Ni和Ti粉末及其机械合金化粉末制备Ni/Ti扩散偶,利用扫描电镜和X射线衍射等手段研究了Ni/Ti扩散偶在固相热处理作用下金属间化合物的形成及生长规律.随着热处理温度的提高,Ni3Ti,Ti2Ni和NiTi金属间化合物的数量增加明显;随热处理保温时间的增加,NiTi金属间化合物呈抛物线规律生长,而对Ni3Ti和Ti2Ni的生长影响不大.结果表明,金属间化合物在形成过程中,Ni3Ti和Ti2Ni优先形成,达到一定厚度后,NiTi金属间化合物开始形成并快速增长.     

Ti/Ti3SiC2复合材料的界面结构

研究了TiSiC2和Ti在1573K、20／VIPa压力下的相互联接及界面结构。结果表明在该温度下二者之间可以相互联接并形成反应层，反应层的主要成分是Ti，Si，和TiCx，各层之间有明显的界面存在，在界面两端硅含量的变化十分明显。     

In-situ investigation of deformation behavior and fracture forms of Ti/Al/Mg/Al/Ti laminates

In-situ bending and stretching were conducted on hot-rolled and annealed Ti/Al/Mg/Al/Ti laminates, with a focus on crack initiation and propagation of intermetallics and component layers, which helps to clarify their deformation behavior and fracture forms. The results show that delamination is the early fracture form of laminate with or without intermetallics at Al/Mg interface, so Al/Mg interfacial bonding strength determines the mechanical properties of laminate. Various and irregular intermetallics cracks lead to Al/Mg interface delamination in annealed laminate and help to release stress. Necking and fracture of component layers are observed at the late deformation stage, and the sequence is Al, Mg and Ti layers, resulting from their strength. Angle between crack propagation direction and stretching direction of Mg layer both in rolled and annealed laminates is around 45° due to the effect of shear deformation, and crack convergence leads to final complete fracture of Mg layer.     

Improved electromigration reliability of surface acoustic wave devices using Ti/Al-Mo/Ti/Al-Mo electrodes

In order to obtain both high electromigration (EM) reliability and fine-dimensional control in high-frequency surface acoustic wave (SAW) devices, 4-layered Ti/Al-Mo/Ti/Al-Mo electrode films were investigated on 128° Y-X LiNbO₃ substrates by sputtering deposition. The results indicated that the 4-layered films had an improved EM reliability compared to conventional Al-0.5wt.%Cu films. Their lifetime is approximately three times longer than that of the Al-0.5wt.%Cu films tested at a current density of 5 × 10⁷ A/cm² and a temperature of 200°C. Moreover, the 4-layered films were easily etched in reactive ion etching and fine-dimensional control was realized during the pattern replication for high-frequency SAW devices. For the 4-layered films, an optimum Mo quantity and sputtering parameters were very significant for high EM reliability.     

HATi/Ti/HATi轴对称生物功能梯度材料的制备及其热应力缓和特性

用粉末冶金法制备出ＨＡＴｉ／Ｔｉ／ＨＡＴｉ 轴对称生物功能材料（ＦＧＭ） , 并测定了ＨＡＴｉ 复合体材料的力学性能和热膨胀系数。应用经典叠层板理论和热弹性力学理论分析了ＨＡ４０Ｔｉ／Ｔｉ／ＨＡ４０Ｔｉ 直接叠层体和轴对称ＦＧＭ 制备残余热应力。结果表明其微观组织呈对称型梯度化分布。ＦＧＭ 中间纯Ｔｉ 层具有最高的抗弯强度和断裂韧性（ 分别为９７１ ．９６ ＭＰａ 和２９ ．６９１ ＭＰａ·ｍ １／２） , 而表面层的弹性模量最低, 只有８７ ．７１ ＧＰａ。从生物医学应用的角度看, 力学性能如此分布的生物材料正是我们所期望的。其热膨胀系数随着ＨＡ 含量和温度的升高而增大。制备残余热应力强烈依赖于组成分布,组成对称梯度化分布导致了ＦＧＭ 中残余热应力也呈现对称梯度化分布, 并降低了其表面层制备残余拉应力。     

Ti/Ni/Ti层状复合材料热压缩流动应力预测

为了建立合理的能够描述Ti/Ni/Ti层状复合过程的本构方程,在Gleeble-3500热机械模拟机上对Ti/Ni/Ti层状复合材料在变形温度为550~850 ℃,应变速率为0.001~1 s^-1,变形量为65%的复合过程中热变形行为进行研究。采用4种本构模型：改进的Johnson-Cook（MJC）模型、应变补偿Arrhenius（SCA）模型、多元非线性回归（DMNR）模型和改进的井上胜郎（MIS）模型对层状复合材料的高温流变行为进行预测。同时,对4种模型的实验值和预测值进行了比较。此外,比较了平均绝对相对误差（AARE）、相关系数（R）和相对误差的准确性,以确定这4种模型的合理性。结果表明,MJC、DMNR和MIS模型都不适合描述Ti/Ni/Ti层状复合材料的流变行为,而SCA模型除了在某些特定变形条件外,其预测值与实验值吻合较好。