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。     

Cu基钎料钎焊紫铜的接头力学性能和微观组织

通过感应熔炼方法制备Sn含量不同的Cu基钎料,在不同工艺条件下对紫铜进行钎焊。采用DTA、XRD、SEM和拉伸性能测试等手段研究不同Sn含量的Cu-P-Ag 钎料和钎焊工艺对紫铜焊接接头性能的影响,比较Sn含量对焊料的熔点和焊接性能的影响,考察在630、670和730℃不同温度条件下以及不同Sn含量的钎料对焊接接头力学性能的影响。结果表明：适量的 Sn 含量和合理的焊接工艺可以改善焊接接头的微观组织,从而增强焊接接头的力学性能,在Sn含量为6%时钎料的焊接性能最好,抗拉强度达到210.32 MPa,经670℃焊接后可得到结合较为良好的焊接接头。     

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。     

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。     

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.     

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。     

钎焊钛及钛合金用的新型非晶态焊料

钎焊钛及钛合金目前采用的非晶态焊料与结晶态焊料相比具有一系列优点 ,但由于钎焊温度较高 (不低于 950℃ )、热循环时间较长 (在钎焊温度下保温 0 .5h) ,对被焊材料会产生不利的影响。开发熔点更低、熔化时原子扩散迁移率更高的非晶态合金新成分 ,可缩短钎焊热循环时间 ,使钎焊工艺过程实现最佳化。在研究中作为基体成分 ,选取了制造无线电电子装置使用的 CTEMET 1 2 0 1和 CTEMET1 40 6非晶态合金焊料。两种焊料的凝固点降低剂采用铍 ,为了提高CTEMET1 2 0 1合金的强度特性 ,用钒对其进行了补充合金化 ,用铌对 CTEMET1 40 6合…     

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.     

金属玻璃钎焊箔材

美国东哈特福德的普拉特·怀特奈公司实验室曾研制成一种镍基钎焊料,用于焊接航空用定子和其它不锈钢或超级合金部件。与标准Au-Ni合金相比,它具有强度高(高60％)、抗氧化和成本低等优点。该合金是根据AMS4776(Ni-13 Cr-4 Fe-4.5 Sr-3B)改进而研制成功的,取名为:PWA996。开始时,PWA996呈带状,为金属粉末钎焊合金     

CoFeCrNiCu高熵钎料钎焊ZrB2-SiC/Nb接头组织及性能研究

采用CoFeCrNiCu高熵合金钎料实现了ZrB₂-SiC陶瓷与Nb合金的有效连接。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、生成产物及保温时间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ZrB₂-SiC/Cr₂B/(Cr,Fe)₂B+fcc+Cr₂B+Laves+Cu₍(s,s))/Nb。钎焊过程中,Nb合金向液态钎料中的溶解量以及液态钎料中Cr向ZrB₂-SiC陶瓷富集的数量决定了钎焊接头界面组织的形成及其演化。随着保温时间的延长,ZrB₂-SiC陶瓷侧的Cr₂B反应层增厚,钎缝中Laves相随着Nb合金向液态钎料中的溶解量增加而增加。陶瓷侧界面反应层的厚度及形态和钎缝中Laves相的形态及分布共同决定着接头的抗剪强度。当钎焊温度为1160℃,保温60 min时,接头的抗剪强度最...     

热变形参数对Cr14-Co13-Mo5-Ni2齿轮钢晶粒的影响

试验Cr14-Co13-Mo5-Ni2齿轮钢由5 t VIM+1 t VAR双真空冶炼,利用Gleeble-1500热模拟机试验研究了Cr14-Co13-Mo5-Ni2钢形变温度(1040~1080℃),形变量(20%~60%)和形变速率1~20 s^-1对钢的晶粒尺寸的影响。结果表明,形变温度1040℃、形变量60%、形变速率20 s^-1时,Cr14-Co13-Mo5-Ni2齿轮钢具有细小圆整均匀的晶粒组织,晶粒平均尺寸为4.03 μm。     

13Cr超级马氏体不锈钢热变形特性

为了探讨生产13Cr超级马氏体不锈钢合适的热变形温度，在Gleeble1500热模拟试验机上对13Cr超级马氏体不锈钢进行了应变速率为2.5 s-1、不同变形温度下的高温热塑性试验及热压缩试验，对变形后的试样进行了金相组织观察，并对回火后组织中逆变奥氏体含量进行了测定。结果表明，13Cr超级马氏体不锈钢回火前的马氏体板条粗大，回火后的马氏体发生显著的细化；根据高温热塑性曲线、热变形过程再结晶组织及回火后逆变奥氏体含量，确定13Cr超级马氏体不锈钢适宜的变形温度为1 050~1 150 ℃。     

含钛高炉渣熔化性温度的试验研究

含钛高炉渣的熔化性温度是影响高炉炉渣冶金特性的关键因素。以工业生产含钛高炉渣为原料,进行正交试验研究,其结果表明：随着碱度的提高,熔化性温度上升,粘度也升高;MgO从6%增加到8%或8.5%时,熔化温度曲线温度转折点即熔化性温度从1 435℃降低到1 380℃;TiO2含量在16%~20%的条件下,渣中MgO在8%左右,Al2O3含量在9%~13%之间,TiO2对炉渣粘度与熔化性温度影响不大。     

从不锈钢粉尘中选择性提取Cr、Ni和Zn重金属

基于热力学计算结果,通过配碳还原-熔分工艺,从不锈钢粉尘中选择性分步提取了Cr、Ni和Zn重金属元素.配碳还原实验结果表明,不锈钢粉尘的最佳配碳量为20%,粉尘中Fe、Ni和Zn的最低还原温度为1050℃,Cr的最低还原温度是1 400℃,与热力学计算结果一致,通过控制温度实现了对粉尘中金属的选择性分步还原.直接还原熔分实验说明,Fe-Cr合金最佳熔分温度为1550℃,粉尘中金属以Fe-Ni-Cr合金形式被提取出来,渣金分离状况良好,反应时间5min时金属提取率已达到75%左右,15 min时Fe和Cr收得率达到85%以上,Ni超过90%.通过控制配碳量、还原时间与反应温度,在不改变现有工艺的条件下,不锈钢粉尘直接返回炼钢主流程回收其重金属完全可行.      

Precipitation Kinetics of Cr2N in High Nitrogen Austenitic Stainless Steel

 The precipitation behavior of Cr2N during isothermal aging in the temperature range from 700 ℃ to 950 ℃ in Fe 18Cr 12Mn 048N (in mass percent) high nitrogen austenitic stainless steel, including morphology and content of precipitate, was investigated using optical microscopy, scanning electron microscopy, and transmission electron microscopy. The isothermal precipitation kinetics curve of Cr2N and the corresponding precipitation activation energy were obtained. The results show that Cr2N phase precipitates in a cellular way and its morphology is transformed from initial granular precipitates to lamellar ones in the cell with increasing aging time. The nose temperature of Cr2N precipitation is about 800 ℃, with a corresponding incubation period of 30 min, and the ceiling temperature of Cr2N precipitation is 950 ℃. The diffusion activation energy of Cr2N precipitation is 296 kJ/mol.     

锰铁合金热熔渣的物理性能研究

实验测定了碳锰、硅锰等四种渣的粘度—温度曲线,获得了熔化性温度,并通过计算得到了酸度值.通过分析得出同样温度下熔渣粘度随Al2O3含量的增加而增加.但熔渣温度超过1 500℃时粘度差别却不大.采用不同酸度值的锰渣液热兑,能够同时降低熔化性温度和酸度.     

M2高速钢的高温力学性能

在Gleeble- 3800热模拟机上进行了高速工具钢W6Mo5Cr4V2（M2）钢热模拟试验,测试了从650℃到1250℃温度M2钢的高温力学性能,得到了抗拉强度曲线和热塑性曲线,观察了不同温度下试样的金相组织和断口形貌。试验结果表明：M2高速钢的零塑性温度为1220℃,零强度温度为1250℃。良好的塑性温度区为950~1150℃,脆性区主要为1175℃至熔点,在850~950℃存在一个较弱的脆性区。在800℃附近,还存在一个良好的低温超塑性区。分析表明,M2高速钢的高温力学性能与基体组织的相变、碳化物的溶解和低熔点碳化物的熔化有很大关系。     

Cr含量对G18CrMo2-6钢组织和性能的影响

通过热处理试验、微观组织表征和力学性能检测,对比研究了在不同Cr含量的情况下,G18CrMo2-6钢微观组织形貌、力学性能的变化.结果表明,随着合金元素Cr含量增加,同一温度退火热处理后G18CrMo2-6钢中铁素体体积分数减少,贝氏体增多,从而导致材料强度升高;但是Cr含量的增加还会导致该类材料退火产生的贝氏体中马氏...     

AOD炉渣熔化温度的实验研究

利用炉渣半球点测定法,测定了宝钢不锈钢分公司炼钢厂AOD炉（120 t）氧化期渣和终渣的熔化温度,研究了AOD炉渣熔点的影响因素。结果表明,对于AOD氧化期渣,碱度和氧化镁对炉渣熔点影响不大;渣中w(TFe)在97%～20%之间变化时,增加渣中全铁可使炉渣熔点明显升高;渣中w(Cr2O3)从225%增加到30%,可使炉渣熔点升高140 ℃。对于AOD终点脱硫渣,当R＝14～18时,炉渣熔点随碱度的增大而显著升高;脱硫渣R＝18时,w(CaF2)加入12%～13%则炉渣熔点显著降低;AOD还原渣R＝16时,w(CaF2)加入95%～10.5%可显著降低炉渣熔点。     

AOD炉渣熔化温度的实验研究

利用炉渣半球点测定法,测定了宝钢不锈钢分公司炼钢厂AOD炉（120 t）氧化期渣和终渣的熔化温度,研究了AOD炉渣熔点的影响因素。结果表明,对于AOD氧化期渣,碱度和氧化镁对炉渣熔点影响不大;渣中w(TFe)在97%～20%之间变化时,增加渣中全铁可使炉渣熔点明显升高;渣中w(Cr2O3)从225%增加到30%,可使炉渣熔点升高140 ℃。对于AOD终点脱硫渣,当R＝14～18时,炉渣熔点随碱度的增大而显著升高;脱硫渣R＝18时,w(CaF2)加入12%～13%则炉渣熔点显著降低;AOD还原渣R＝16时,w(CaF2)加入95%～10.5%可显著降低炉渣熔点。