SiCf/SiC与GH5188钎焊接头的界面产物及机制研究

使用CuTi+NbB₂活性钎料成功实现了碳化硅纤维增强碳化硅(SiC_f/SiC)复合材料与GH5188钴基高温合金二者的连接，研究了钎焊温度对接头界面微观组织以及力学性能的影响，并对连接机制展开了分析。接头典型的界面结构为GH5188/Cu+(Ni,Co,Cu)₃Ti₂₊(Co,Ni,Cu)Ti₂/Cu₄Ti/Cu+Cu₃Ti₂+(Ni,Co)-Si+(Ni,Co,Cu)Ti₂/TiC+Cr-C/SiC+Cu/SiC_f/SiC。由于NbB₂粉末的引入，导致形核点的增加，金属间化合物倾向于以小颗粒相的形态析出并弥散分布在钎缝中。而随着温度的升高，金属的溶解情况以及元素的互扩散以及反应情况均有所加强，但温度的改变基本上不改变各层的占比；同时，陶瓷侧的补充活性元素(Co,Cr,Ni)随着温度而增多，这在一定程度上有利于陶瓷与焊缝之间的连接。因此，在105...     

TiZrNiCu钎料钎焊TZM合金与ZrC_p-W复合材料界面组织与性能

采用TiZrNiCu非晶钎料实现了TZM合金与ZrC_p-W复合材料的真空钎焊连接,通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射(XRD)等方法分析了接头界面的微观组织结构、生成产物及钎焊温度对界面组织及接头性能的影响,确定了接头的断裂位置和断裂方式。研究结果表明:钎焊接头的典型界面结构为TZM/Mo(s,s)+Ti(s,s)+(Ti,Zr)_2(Ni,Cu)/Ti(s,s)+(Ti,Zr)_2(Ni,Cu)/(Ti,Zr)_2(Ni,Cu)/ZrC_pW。随钎焊温度升高,TZM一侧扩散层逐渐变宽,其内部的线状条纹变多、增宽,而钎缝逐渐变窄,靠近ZrC_p-W一侧反应层宽度变化不大,钎料向TZM一侧扩散增快、Mo及W颗粒向钎料中的溶解加快。接头的抗剪强度随钎焊温度升高先升高后降低,当钎焊温度为1020℃、保温10 min时,接头获得最大抗剪强度为121 MPa。断口分析表明,断裂位置位于TZM母材与钎缝之间的反应层,断裂方式为脆性断裂。     

Ti-Ni-Nb钎料钎焊βNb-Ti合金接头的微观组织及力学性能

采用65Ti-25Ni-10Nb (%,质量分数)钎料对体心立方结构的βNb-Ti固溶体合金进行钎焊,研究了钎焊条件对接头微观组织和力学性能的影响规律。研究发现,接头焊缝组织主要由{(Nb,Ti)+TiNi}共晶组织、(Nb,Ti)固溶体相、 TiNi相、 Ti_2Ni相和富Ti相组成。随着钎焊温度的升高和钎焊时间的延长,钎焊过程中钎料和基体中的合金元素发生互扩散,焊缝组织中的{(Nb, Ti)+TiNi}共晶组织和TiNi相逐向Ti_2Ni相转变,并在Ti_2Ni相内部逐渐析出富Ti相。同时,基体中的其他合金元素如Al, V和Cr元素向钎料中扩散。随钎焊温度的升高或保温时间的延长,钎焊接头的剪切强度呈先增加后降低的趋势。这主要是由于Ti_2Ni相具有较高的剪切模量,其含量的增加使钎焊接头的剪切强度增加,但随后Ti_2Ni相内部析出富Ti相使焊缝内应力增加,导致钎焊接头的剪切强度迅速降低。在1150℃钎焊15 min时, 65Ti-25Ni-10Nb/Nb-Ti钎焊接头的室温剪切强度可达到617.7 MPa。     

铪与铜钎焊接头的组织与强度

采用72Ag-28Cu钎料对铪与铜进行了真空钎焊试验,钎焊温度为820~920℃,保温时间为1~45 min。研究了钎焊温度与保温时间对Hf/72Ag-28Cu/Cu钎焊接头组织和强度的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)观察钎焊接头组织形貌,用能谱仪(EDS)进行化学成分分析,用X射线衍射(XRD)进行物相分析。结果表明:随着钎焊温度的升高与保温时间的延长,接头剪切强度先升高后降低;在钎焊温度为840℃、保温时间为15 min的真空钎焊条件下,钎缝中的各相分布均匀,且尚未粗化,相比温度升高和保温时间延长获得的大块连续状相而言更有分布优势,起到了弥散强化的作用,并有利于应力的缓解释放,此时剪切强度最高,达到了最大的201 MPa,钎缝内形成了良好的结合界面;钎焊接头界面生成了Cu51Hf14,Cu8Hf3金属间化合物,但Cu-Hf化合物过多会对缺陷比较敏感,易产生裂纹,降低接头强度;Cu-Hf化合物过少导致没有形成良好冶金结合;因此,钎焊温度过高或过低,保温时间过长或过短对接头强度都不利。接头的界面结构为Hf/Cu-Hf化合物+Hf基固溶体/Hf基固溶体+Ag-Cu共晶组织+Cu-Hf化合物+Cu基固溶体/Cu。     

ZnO陶瓷/金属Cu钎焊接头残余应力计算

采用热弹塑性有限元分析方法,计算了方形ZnO陶瓷与金属Cu钎焊接头中残余应力的大小和分布。发现结果如下:ZnO陶瓷与金属Cu钎焊后会在接头中产生残余应力,其中ZnO陶瓷侧垂直于钎焊界面方向的轴向拉应力是影响ZnO/Cu接头性能的主要因素,轴向拉应力的最大值出现在ZnO陶瓷表面边缘靠近钎焊界面处,当钎料层厚度为0.3 mm时,拉应力在ZnO陶瓷表面边缘距ZnO/钎料层界面0.6 mm处有最大值69.75 MPa。通过钎料层不同厚度的比较计算得出,合适的钎料层厚度能降低ZnO/Cu接头的残余应力,钎料层厚度为0.1 mm时,ZnO陶瓷侧拉应力峰值最小,为30.82 MPa。此外,采用单一缺陷模型计算了钎料层中气孔缺陷的存在对ZnO陶瓷与金属Cu钎焊接头残余应力的影响。计算结果显示,气孔缺陷位于ZnO/钎料层界面时残余拉应力峰值为95.5 MPa,气孔缺陷位于Cu/钎料层界面时残余拉应力峰值为107.2 MPa,拉应力峰值相对无缺陷模型均有大幅升高。     

TiZrNiCu钎料真空钎焊TZM合金接头界面组织及力学性能

采用Ti-Zr-Ni-Cu非晶钎料箔实现了TZM合金的真空钎焊连接,研究了钎焊温度和保温时间对接头界面微观组织结构及力学性能的影响。通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)分析了接头界面组织及物相成分、确定接头的断裂位置和断裂方式,通过X射线衍射仪(XRD)分析确定接头中存在的物相。研究结果表明:接头典型界面组织为TZM/Ti-Mo固溶体+(Ti,Zr)2(Ni,Cu)/TZM,随着钎焊温度或保温时间的增加,钎缝中Ti-Mo固溶体的含量增加,(Ti,Zr)2(Ni,Cu)相含量减少,且Ti-Mo固溶体中Mo元素的原子比例增加,钎缝与母材连接界面处、母材中的裂纹状结构含量增加。随钎焊温度或保温时间的增加,接头剪切强度先增大后减小,当钎焊温度1020℃,保温时间20 min时,接头具有最大剪切强度105 MPa。断口分析表明,断裂位置为钎缝与母材连接界面,断裂方式为解理断裂兼部分沿晶断裂。     

高能喷丸对工业纯钛钎焊的影响

通过高能喷丸方法在工业纯钛表面制备了纳米表层,选择B-Ag40CuZnCdNi钎料对纳米化前后的纯钛进行了不同工艺的钎焊,借助微观组织分析和抗剪强度测定研究了表面自身纳米化对工业纯钛钎焊过程的影响。结果表明:用B-Ag40CuZnCdNi钎料钎焊工业纯钛时,表面自身纳米化预处理提高了母材表面的活性,促进了纯钛母材向液态钎料中的溶解,低温短时焊接时对接头性能提高有利,接头强度比未预处理时提高了13.8%。焊接温度超过650℃后,母材纳米表层的高活性使界面区的金属间化合物层增厚,接头性能反而下降;由于在焊接温度下元素的固态扩散不易进行,纳米化前处理对液态钎料中的元素向母材扩散的影响不明显;母材纳米化前处理后,钎焊时通过降低焊接温度和缩短保温时间,既可发挥纳米表层有益特性,同时避免不利影响。     

TiAl合金钎焊研究进展

TiAl合金钎焊因具有无气体杂质、对母材力学性能影响小、钎料成分易控制等突出优点而被广泛应用。概述了TiAl合金的发展历程及其组织特点,重点介绍了TiAl合金钎料种类以及钎焊工艺对焊接接头组织与性能的影响,最后指出TiAl合金钎焊技术的发展方向：加强焊接接头的动态试验研究,如疲劳性能、冲击韧性及蠕变试验;从扩散机理出发,首先进行热力学和动力学分析,再根据母材成分变化设计专用钎料;进一步扩展TiAl合金钎焊技术的应用领域。     

铝基复合金属粉末钎焊石墨的界面结构及性能

以Al、Ti复合金属粉末为活性钎料对高纯石墨进行连接,研究加热温度和保温时间对接头组织和性能的影响。采用SEM、EDS、XRD研究接头界面结构及相的组成,并对钎焊机理进行分析。结果表明:1 100℃钎焊10 min时接头与石墨结合紧密,强度达到12.96 MPa。微观结构研究和XRD相分析表明界面区域发生了化学反应,反应产物主要为TiC;焊接接头的界面结构为石墨/TiC+TiAl3+Ti-Al固溶体/石墨。     

C/SiC复合陶瓷与铌合金的活性钎焊

用Ag-Cu-Tj活性钎料对C/SiC复合陶瓷与Nb合金进行了真空钎焊.结果表明,适合该陶瓷钎焊的Ag-Cu-Ti钎料的Ti含量以2.5%～3.0%(质量分数)为宜;但Ag-Cu-Ti2.5钎料直接钎焊陶瓷与金属,焊缝及陶瓷一侧有裂纹和孔洞等缺陷;钎料中引入Mo颗粒后有效缓解了残余应力,实现了陶瓷与金属的气密连接.界面反应产物主要是TiC,TiSi,Cu4Tu,Cu3Ti.     

AgCuInTi钎料焊接Al2O3陶瓷界面反应机制研究

采用AgCuInTi钎料在较低温度对Al2O3陶瓷与可伐合金(Kovar)进行焊接。研究了钎焊温度对于Al2O3/AgCuInTi/Kovar封接件抗拉强度及漏气速率的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)以及X射线衍射分析(XRD)对陶瓷与钎料反应界面进行分析,研究界面反应机制。结果表明:随着焊接温度的升高,抗拉强度先升高后降低,最高达780℃时的93 MPa,漏气速率有先变小后变大的趋势,最小漏气速率为810℃时的1.1×10-10Pa·m3·s-1;焊接界面清晰可辨,陶瓷与钎料层形成了明显的反应界面,元素Ti和Cu在界面处达到峰值;元素In促使钎料在较低温度熔化,同时与Ag作用形成了钎料层的基体相,在陶瓷与钎料反应界面附近与Cu作用生成Cu4In;活性元素Ti是实现Al2O3与AgCuInTi连接的关键,界面主要产物为TiO2,TiO,Cu3TiO4,Al3Ti,同时伴有单质Ag的生成。     

Ti-25Cu-15Ni钎料钎焊的TA0钛接头界面微观组织及拉伸性能

采用真空电弧熔炼法制备钛基钎料Ti-25Cu-15Ni(at.%),通过DSC、SEM和XRD分析确认该钎料的焊接温度和微观组织结构及形貌。采用该钎料钎焊工业纯钛TA0,并分析焊接接头的微观组织结构。结果表明,该钎料主要由α-Ti和Ti2Cu共晶组织构成,在1 000℃焊接温度下,在钎料/焊接母材接头界面,有大量的Ti2Cu和TiNi化合物形成。同时,在靠近母材部分存在α-Ti+TiNi共晶组织,Ni元素扩散到钛合金母材中形成针状TiNi化合物,有利于连接强度的提高。测试了在1 000℃下的不同保温时间对试样拉伸强度的影响,结果表明,1 000℃下保温30 min制备的连接件最大拉伸强度为185.65 MPa。     

镍基高温合金液相扩散焊接头组织及性能

镍基高温合金GH4413在高温下具有较为优异的高温持久强度和抗蠕变性能，在航空发动机和各种工业燃气轮机中得到广泛应用。以BNi 2作为填充合金材料使用液相扩散焊对GH4413合金进行了连接，研究了在焊接温度分别为1 030和1 080 ℃、保温时间分别为30和60 min等不同焊接参数下GH4413镍基高温合金的接头微观组织、成分分布和显微硬度。扫描电镜(SEM)以及能谱分析结果表明，当焊接温度为1 080 ℃、保温时间为60 min 时，钎缝组织中形成了性能良好的固溶体，且随着焊接温度的升高和保温时间的延长，钎缝的宽度增加，钎料元素向母材中的扩散深度逐渐增加，在母材近缝区形成了金属间化合物。     

钎焊金刚石工具的研究现状与展望

从钎焊工艺、钎焊料、工具产品和生产自动化4个方面介绍了当前国内外钎焊金刚石工具的研究成果，并在此基础上对钎焊金刚石工具下一步的研究重点进行了展望。详细论述了钎焊温度、保温时间、钎料合金成分对钎焊金刚石的影响。适宜的钎焊温度和保温时间可以保证金刚石/钎料界面发生充分反应，界面结合强度增强，获得较好的钎焊接头质量。添加适量的元素或化合物改进钎料合金成分，可以调控钎料的性能，降低金刚石石墨化和热损伤程度。概括总结了常规钎焊金刚石工具、磨粒有序排布钎焊金刚石工具及细粒度钎焊金刚石工具的发展现状，钎焊金刚石工具具有电镀和烧结金刚石工具无可比拟的优点；金刚石有序排布会提高工具的加工效率和使用寿命，提高磨削表面质量；对细粒度钎焊金刚石工具亟待解决的磨粒等高性和分布均匀性问题的研究进行了概述。     

钛基钎料钎焊石墨与TZM合金接头组织和性能研究

研究了钛基钎料钎焊石墨与TZM合金的钎焊组织。结果表明，使用钛合金箔为钎料能很好润湿石墨和TZM母材，通过界面反应和TLP扩散连接获得良好的钎焊组织。接头组织主要分为两层：Ti-TiC和Ti-Mo固溶体。热震循环试验证明接头再熔化温度高于1400℃，承受热应力而不失效。接头剪切强度为14．1MPa。     

两种钴基钎料钎焊SiC陶瓷的接头组织和强度

设计了CoNi（Si,B）CrTi和CoFeNi（Si,B）CrTi两种成分的钴基钎料,对SiC陶瓷进行了钎焊试验。结果表明CoFeNi（Si,B）CrTi钎料可用于SiC陶瓷的钎焊。钎料/SiC界面由多层硅化物和TiC条带组成,钎缝中央的基体为Co-Fe-Ni-Cr-Ti-Si相和Fe-Co-Cr-Ni金属相,其上弥散分布着许多细小的TiC颗粒。在1150℃/10 min,采用120μm厚的CoFeNi（Si,B）CrTi钎料钎焊的SiC接头室温四点弯曲强度最高,为161 MPa,且该接头具有稳定的高温强度,室温、700和800℃下钎焊接头的三点弯曲强度分别为176,178和184 MPa。     

钎焊温度和热处理对钨铜连接性能的影响

采用厚20 μm的非晶态Ti-Zr-Ni-Cu钎料,真空钎焊连接用于聚变堆面向等离子体部件的钨和铜铬锆合金,钎焊温度分别为860、880和900℃,对880℃下的钎焊样品进行热等静压(HIP)处理.采用SEM和EDS分析连接接头的形貌和成分,用静载剪切法测量焊接接头强度.测试结果表明在860～880℃下钎焊10 min能够获得较好的连接界面,经880℃钎焊后焊接接头的剪切强度为16.57 MPa,880℃钎焊后HIP处理的试样界面结合强度提高至142.73 MPa,说明真空钎焊后HIP处理可以显著改善接头的结合强度.     

SnAg0.5CuZn0.1Ni/Cu钎焊接头的界面组织与力学性能研究

通过金相显微镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜和拉力试验机,研究了不同钎焊工艺参数对SnAg0.5CuZn0.1Ni/Cu无铅微焊点界面组织、金属间化合物层厚和力学性能的影响。结果表明,添加0.1%Ni能显著细化SnAg0.5CuZn钎料合金的初生β-Sn相和共晶组织;当钎焊温度为270℃、钎焊时间为240s时,钎焊接头的剪切强度达到最大,为45.6 MPa;钎焊接头界面区粗糙度、金属间化合物层厚度和钎焊接头的剪切强度均随着钎焊工艺参数的变化而变化。     

以Nb为中间层AgCuTi为钎料连接炭/炭复合材料与不锈钢

在连接温度为900℃、保温时间10 min的条件下,以Nb为中间层,采用AgCuTi钎料对炭/炭复合材料与不锈钢进行连接.利用扫描电镜和X射线衍射对接头界面组织进行分析.实验结果表明,以Nb为中间层、AgCuTi为钎料能很好地连接炭/炭复合材料与不锈钢;连接过程中,钎料中的Ti向炭/炭复合材料界面区聚集并形成含TiC的...     

钎焊真空度对铜与铪钎焊接头组织及性能的影响

采用72Ag-28Cu钎料对铜与铪进行真空钎焊试验.钎焊温度为840℃,保温时间为15 min,真空度试验范围为5.0×10-2~8.0Pa.研究了钎焊真空度对铜与铪钎焊接头组织及性能的影响,采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察钎焊接头的组织形貌,采用ZWICKZ050电子万能材料试验机测试接头剪切强度.结果表明:随着钎焊真空度的升高,接头剪切强度呈先升高后降低的趋势;在钎焊温度为840℃、保温时间为15 min时,较佳的钎焊真空度为2.0×10-1Pa.