Ni中间层超声辅助瞬间液相扩散连接镁合金机制

为了研究超声作用时间对镁合金连接接头显微组织与力学性能的影响,以纯镍中间层对MB8镁合金进行超声辅助瞬间液相扩散焊(U-TLP)。结果表明:在520℃时超声作用10 s即可去除母材表面氧化膜。随着超声作用时间的延长,Ni箔与母材Mg发生共晶反应,并逐渐被消耗,α-Mg+Mg_2Ni共晶产物开始先增多,而后在超声头压力和声流作用下被逐渐挤出。超声作用30 s时,由于易使接头变脆的Mg_2Ni被挤出,钎缝主要以α-Mg(Ni)为主,此时接头剪切强度达到最大(107 MPa),达到母材强度的102%,断裂位置为钎缝中反应生成的α-Mg固溶体区域。     

连接温度对Ti为中间层钨/铜合金扩散接头组织和强度的影响

选取Ti箔作为钨与铜合金(CuCrZr)连接的中间层,考察了连接温度对扩散连接接头的显微结构和强度性能的影响。结果表明:扩散层中脆性金属间化合物对接头强度有重要影响,当连接温度为1030℃时,Ti与Cu发生共晶反应全部转化为液相并且大部分被挤出连接区域,少量残留的金属间化合物促进接头强度提高,剪切强度甚至超过W母材。     

瞬间液相扩散连接镁/镍/钛接头微观组织及力学性能研究

以Ni箔为中间层,对镁合金AZ31B和钛合金Ti6Al4V进行瞬间液相扩散焊。结合能谱分析、X射线衍射谱、显微硬度测试和力学性能试验,研究了焊接过程中不同焊接温度(505~535℃)对镁/钛接头微观组织及力学性能的影响。结果表明:当焊接温度为525℃、保温时间为20min、焊接压力为0.2MPa时,镁/钛接头达到最大剪切强度57MPa。此时,镁/钛接头界面形成Mg_2Ni、Mg_3AlNi_2等金属间化合物。在拉伸试验中,接头断裂发生在金属间化合物层。     

Cu/W-Ni/Ni多中间层的钨/钢扩散连接(英文)

采用铜箔/90W-10Ni(质量分数)混合粉末/镍箔多中间层,在加压5 MPa、连接温度1150°C、保温60 min的工艺条件下,对纯钨(W)和0Cr13Al铁素体不锈钢进行真空扩散连接。利用SEM、EDS、电子万能试验机及水淬热震实验等手段研究接头的微观组织、成分分布、断口特征、力学性能及抗热震性能。结果表明,连接接头由钨母材/Cu-Ni合金层/W-Ni复合材料层/镍层/钢母材五部分组成。接头中的W-Ni复合材料层由90W-10Ni混合粉末固相烧结而生成,其组织均匀、致密。W-Ni复合材料层与钨母材以瞬间液相扩散连接机制来实现良好结合。接头剪切强度达到256 MPa,断裂均发生在W-Ni复合材料层与镍层的结合区域,断口形貌呈现为韧性断裂。经过60次700°C至室温的水淬热震测试,接头无裂纹出现。     

焊接温度对钛合金扩散焊接头组织与性能的影响

为解决Ti-Zr-Ni-Cu中间层脆性大、加工困难、缺陷多的问题,研究了采用Ni箔作为中间层的TC4液相扩散焊技术。基于Ni-Ti共晶点及TC4材料的相变温度点选择焊接温度。当焊接温度低于共晶点942℃时,界面以固相扩散为主,接头处存在较大孔隙,中间层Ni箔残留;当焊接温度高于共晶点942℃时,界面出现固液扩散过程;当焊接温度为970℃,保温时间为120 min,焊接压力为0.1 MPa时,钛合金加Ni箔中间层能实现有效连接,焊接接头抗拉强度达到946 MPa,接近母材抗拉强度。     

SiCP颗粒增强Al基复合材料的瞬间液相连接

采用Ni箔和Cu/Ni/Cu多层箔作中间层在923K进行了SiC颗粒增强铝基复合材料的瞬间液相连接.研究表明,无压连接时,接头强度随保温时间延长有所增高,但界面处会存在纯金属(无增强颗粒)区域和氧化物夹杂,是导致接头强度不高的主要原因.加压TLP连接则能有效改善界面组织和接头性能.采用Cu/Ni/Cu多层箔作中间层加压连接时接头强度可达189.6MPa,约为母材强度的85%.本文对压力的作用和复合材料TLP连接界面特性进行了讨论.     

连接温度对Ti中间层钼/铜异种金属扩散焊接接头组织性能的影响

以Ti箔作为中间层,采用瞬间液相扩散焊接的方式焊接Mo和Cu,研究了连接温度对焊接接头显微组织及剪切强度的影响。结果表明,连接温度较低时,扩散连接接头的的界面呈分层结构,随着连接温度的升高,Ti、Cu及Ti、Mo相互扩散反应,获得了良好的焊接接头。接头的剪切强度随连接温度升高逐渐增大。1030℃时,接头的剪切强度达到180.3 MPa,断裂发生在Mo母材。     

TiB2金属陶瓷与TiAl金属间化合物的扩散连接

对TiB2金属陶瓷与TiAl金属间化合物进行了扩散连接试验，研究了直接扩散连接和采用Ni为中间层进行扩散连接的接头界面结构及工艺参数对界面结构和连接性能的影响。直接扩散连接时，连接界面处生成了Ti(Cu，Al)2金属间化合物，采用Ni为中间层进行扩散连接时，界面处生成了单层TiAlNi2金属间化合物层和两层T1，Al，N2扩散层共三层结构。直接扩散连接时，连接温度T＝1223K，时间t=1．8ks，压力p＝80MPa时接头强度为103MPa；采用Ni为中间层时，连接温度T＝1273K，时间t=1．8ks，压力p=80MPa时接头强度为110MPa。     

SiC颗粒增强铝基复合材料的瞬间液相连接

铝基复合材料采用Cu箔、Ni箔和Cu/Ni/Cu多层箔作中间层进行瞬间液相连接。研究了保温时间和压力对铝基复合材料接头组织和性能的影响。研究发现，加压能有效改善铝基复合材料接头组织和性能；采用Cu/Ni/Cu多层箔作中间层时铝基复合材料接头强度最高，达189.6MPa，约为母材强度的84.6%。     

用Cu箔中间层瞬间液相连接SiCP/Al 复合材料的界面现象与连接强度

采用Cu箔作中间层,在温度为853K的条件下进行了SiCP/Al复合材料的瞬间液相(TransientLiquid-Phasebonding,TLP)连接,用扫描电镜观察了连接界面微观形貌,测定了接头的剪切强度,着重研究了连接时间和压力对界面结构和强度的影响.研究表明,不加压连接时,由于在界面处形成纯金属带,且氧化膜也难以去除,接头强度较低,约为母材强度的48%,接头剪切强度随连接时间延长而增高.连接时施加0.2MPa的压力即可显著提高接头强度,达到母材强度的70%,且强度随连接时间变化不大.试验还发现,用Cu箔中间层无压瞬间液相连接小增强相颗粒、高体积百分含量的SiCp/AlMMCs时,接头界面区域没有发现颗粒偏聚,本文对此进行了理论分析.     

X80钢瞬间液相扩散焊接接头的性能

采用瞬间液相扩散焊(transient liquid phase diffusion bonding,TLP)对X80钢进行焊接,研究了在不同压力和保温时间下焊接接头的显微组织形貌、元素扩散情况以及接头强度。结果表明:不同参数条件下连接界面的形貌差异大,当焊接参数为2 MPa、360 s、1050℃时,连接界面的连接情况较好,且焊缝内部无缺陷;Fe、Ni元素在连接界面存在浓度梯度,并可以看出有明显的互扩散层,且Ni元素的扩散通量大于Fe元素,而Mn、C元素分布较为均匀,试样的抗剪切强度最高,为382.27 MPa;焊接参数为3 MPa、480 s、1050℃的试样拉断位置位于中间层处,且该组试样的抗剪切强度最低(118.78 MPa),其余组别试样的拉断位置均位于母材处,抗拉强度接近母材。     

Al/Fe异种金属钎焊接头组织与力学性能研究

采用Al-7Si-20Cu钎料在真空钎焊条件下(不添加钎剂)对1060铝合金与Q235钢(镀Ni与不镀Ni)进行钎焊试验,研究了钎焊接头的显微组织及力学性能。研究结果表明,570℃钎焊5 min时,Fe表面不镀Ni时,Fe侧界面处生成厚度较大的Fe_2A_(l5)和FeAl_3脆性化合物,接头抗剪切强度仅为40 MPa。当Fe表面镀Ni后,Ni层的存在抑制了脆性Fe-Al化合物的形成,Fe侧界面生成Ni_2Al_3和NiAl_3化合物层,接头的剪切强度显著提高。延长钎焊时间,Ni_2Al_3层变薄,Ni Al3层增厚,接头剪切强度提高。当钎焊时间继续增加,Ni层消失,再次生成Fe-Al化合物,接头剪切强度降低。     

Si3N4陶瓷/Inconel 600合金液相诱导扩散连接接头的强度与断裂行为

利用Nb／Cu／Ni复合层作中间层，采用液相诱导扩散连接方法连接了Si3N4陶瓷／Inconel 600合金，用剪切试验评价接头强度，采用扫描电镜(SEM)观察接头的断口形貌，系统地分析了连接压力、连接时间，连接温度对Si3N4陶瓷／Inconel 600合金液相诱导扩散连接接头的强度和断裂行为的影响。结果表明，连接温度(在连接时间为3000s以及连接压力为5MPa条件下)、连接压力(在连接温度为1130℃以及连接时间为3000s条件下)和连接时间(在连接温度为1130℃以及连接压力为10MPa条件下)都与接头的剪切强度呈抛物线关系。     

添加中间层的Mo-Al箔材扩散连接工艺及界面结合机理的研究

在10 MPa、60 min的工艺条件下,分别添加5μm、20μm的Ni箔或5μm的Ti箔为中间层,采用三种工艺方案对10μm纯Mo箔和20μm、60μm纯Al箔进行真空扩散连接。方案一:在550℃下加Ni箔中间层的直接扩散连接;方案二:先在900℃进行Mo-Ni扩散连接,然后在450～550℃进行Mo/Ni与Al的连接;方案三:550℃下加Ti箔中间层的直接扩散连接。利用扫描电镜(SEM)观察接头界面形貌,并对结合机理和相组成进行分析。结果表明,方案一的焊合率仅为3%。方案二实现了界面良好连接,焊合率达到89%～100%,在Mo-Al之间存在5层反应产物,自Mo侧依次为MoNi、残留Ni层、Ni_2Al_3、NiAl_3、Al-Ni固溶体;中间层Ni箔的厚度由5μm增加到20μm时,Mo-Ni扩散层变厚,焊合率达到100%。采用方案三,即添加5μm的Ti箔做中间层时,获得了良好的界面连接,焊合率达到100%。     

TiNi形状记忆合金与不锈钢的瞬时液相扩散焊

采用AgCu金属箔作中间过渡层,对TiNi形状记忆合金与不锈钢进行了瞬时液相扩散焊,分析了接头的显微组织、元素分布和物相组成等,研究了接头的抗剪强度和断裂方式。结果表明:接头界面区由TiNi侧过渡区,中间区,不锈钢侧过渡区组成,主要相分别为Ti(Cu,Ni,Fe),AgCu,TiFe等。连接温度为860℃,保温时间为60min,连接压力为0.05MPa时,接头最大抗剪强度为239MPa。断裂发生在TiNi母材和AgCu中间层扩散界面上,断口为混合断裂形貌。通过中间层等温凝固过程动力学模型,结合界面形貌和元素扩散分析,认为TiNiSMA与不锈钢异种材料瞬时液相扩散焊过程存在明显的非对称性。     

温度对Cf/Al与TiAl自蔓延连接接头界面及性能的影响

采用自蔓延连接方法,在真空炉中利用中间层14Al-2Ni-3CuO实现了C_f/Al复合材料与TiAl合金的连接.在连接接头中,靠近TiAl侧,中间层与TiAl生成TiAl₃;靠近C_f/Al侧,中间层与C_f/Al生成 NiAl₃;在C_f/Al复合材料中,中间层的Ni原子扩散到复合材料中,在C_f/Al也有 NiAl₃生成.连接温度对接头界面组织及接头强度影响较大,随着连接温度的升高,中间层与TiAl生成的TiAl₃层厚度明显增加.接头抗剪强度先逐渐增大,在550℃时最高可达26.9 MPa,当连接温度达到600℃时,接头的抗剪强度迅速降低.连接温度较低时,断裂多发生在靠近中间层的TiAl侧;连接温度较高时,断裂多发生在靠近中间层的C_f/Al复合材料侧.     

用Cu箔中间层瞬间液相连接SiCP/Al 复合材料的界面现象与连接强度

采用Cu箔作中间层,在温度为853K的条件下进行了SiCp/Al复合材料的瞬间液相（Transient Liquid-Phase bonding,TLP)连接,用扫描电镜观察了连接界面微观形貌,测定了接头的剪切强度,着重研究了连接时间和压力对界面结构和强度的影响。研究表明,不加压连接时,由于在界面处形成纯金属带,且氧化膜也难以去除,接头强度较低,约为母材强度的48%,接头剪切强度随连接时间延长而增高,连接时施加0.2MPa的压力即可显著提高接头强度,达到母材强度的70%,且强度随连接时间变化不大,试验还发现,用Cu箔中间层无压瞬间液相连接小增强相颗粒、高体积百分含量的SiCp/AlMMCs时,接头界面区域没有发现颗粒偏聚,本文对此进行了理论分析。     

TiAl/Ni基合金反应钎焊接头的微观组织及剪切强度(英文)

以Ti为中间层,对TiAl基金属间化合物与Ni基高温合金进行反应钎焊连接,研究反应钎焊接头的界面微观结构及剪切强度。通过实验发现,熔融中间层与两侧母材反应剧烈,生成连续的界面反应层。典型的界面微观结构为GH99/(Ni,Cr)ss(γ)/TiNi(β2)+TiNi2Al(τ4)+Ti2Ni(δ)/δ+Ti3Al(α2)+Al3NiTi2(τ3)/α2+τ3/TiAl。当钎焊温度为1000°C,保温时间10min时,所得接头的剪切强度最高为258MPa。进一步升高钎焊温度或延长保温时间,会引起钎缝组织中组成相粗化和脆性金属间化合物层的生成,从而导致接头剪切强度的降低。     

SiCP颗粒增强Al基复合材料的瞬间液相连接

采用Ni箔和Cu/Ni/Cu多层箔作中间层在923K进行了SiC颗粒增强铝基复合材料的瞬间液相连接。研究表明,无压连接时,接头强度随保温时间延长有所增高,但界面处会存在纯金属（无增强颗粒）区域和氧化物夹杂,是导致接头强度不高的主要原因。加压TLP连接则能有效改善界面组织和接头性能。采用Cu/Ni/Cu多层箔作中间层加压连接时接头强度可达189．6MPa,约为母材强度的85％。本文对压力的作用和复合材料TLP连接界面特性进行了讨论。     

Ni对Cu/Al界面冶金反应及组织演变的影响

设计了不同厚度的Ni中间层,采用阶梯式真空扩散连接工艺方法,对Cu/Al的异质复合界面组织形貌及冶金反应进行了研究。利用扫描电镜(SEM)及能谱(EDS),对异质复合界面的微观组织进行了分析,采用剪切试验及显微硬度测试对异质复合界面的结合强度及硬度分布进行了研究。结果表明,Ni中间层可阻止Cu和Al间生成脆性金属间化合物,其中Ni/Al界面生成了明显的两层Al3Ni和Al3Ni2化合物,而Cu/Ni界面出现了明显的元素成分渐变的固溶体相;当添加Ni箔厚度为20μm时,Ni箔刚好消耗完,连接界面无明显缺陷,且界面的剪切强度最高。