K417G高温合金大间隙钎焊的组织演变与性能的研究

采用低熔点的含硼镍基合金粉末与高熔点镍基合金粉末的混合粉末作为钎料,在真空热压炉中对K417G镍基高温合金进行大间隙钎焊连接。研究了钎料成分对接头显微组织演变规律的影响,分析了接头的强化机制。结果表明,提高钎料中高熔点合金粉的含量,可有效减少焊缝中硼化物的形成量,提高焊缝组织均匀性。当钎料中高熔点合金粉含量为95 wt.%时,硼元素扩散均匀,获得弥散分布的颗粒状的M3B2 型硼化物,接头的室温和600 °C抗拉强度为971 MPa和934 MPa,达到了母材的强度。此外,原位析出于接头界面处的细小弥散碳硼化物M23(C,B)6与基体的共格关系是实现高质量大间隙钎焊连接的重要因素。     

K417G高温合金大间隙钎焊的组织演变与性能研究

采用低熔点的含硼镍基合金粉末与高熔点镍基合金粉末的混合粉末作为钎料,在真空热压炉中对K417G镍基高温合金进行大间隙钎焊连接。研究了钎料成分对接头显微组织演变规律的影响,分析了接头的强化机制。结果表明,提高钎料中高熔点合金粉的含量,可有效减少焊缝中硼化物的形成量,提高焊缝组织均匀性。当钎料中高熔点合金粉含量为95%(质量分数)时,硼元素扩散均匀,获得弥散分布的颗粒状的M_3B_2型硼化物,接头的室温和600℃时的抗拉强度分别为971和934 MPa,达到了母材的强度。此外,原位析出于接头界面处的细小弥散碳硼化物M_(23)(C, B)6与基体的共格关系是实现高质量大间隙钎焊连接的重要因素。     

取向偏差对镍基单晶高温合金钎焊接头组织与力学性能的影响

采用一种镍基合金钎料在1210℃、30 min条件下对0°+0°、0°+45°及0°+90°3种[001]取向偏差的CMSX-4单晶高温合金进行真空钎焊连接及时效热处理,研究热处理前后母材取向偏差对接头微观组织与力学性能的影响。结果表明,3种取向偏差接头的钎料合金区微观组织与相组成相似,均由γ-Ni、γ′、γ+γ′共晶、M_3B_2型硼化物、CrB、镍硅化合物以及γ-Ni+Ni_3B+CrB三元共晶相组成。钎料中的降熔元素B向母材扩散不明显,接头的扩散影响区未见脆性化合物相析出。接头经过热处理后,元素扩散均匀,脆性的化合物相减少。当焊缝两侧的母材存在取向偏差时,焊缝中心处可观察到连续的晶界。对3种取向偏差钎焊接头进行室温与高温拉伸性能测试可知,母材取向偏差对未热处理的钎焊接头的室温和高温拉伸性能无显著影响,但经过热处理后,母材取向偏差对接头的室温与高温强度影响较大。断口观察发现,断裂位置均为钎料合金区,而经过热处理后的取向偏差接头,裂纹在焊缝中心的晶界处萌生并扩展,导致断裂。     

第二代单晶高温合金DD6高性能钎焊接头的组织及力学性能

采用新设计的镍基钎料在1220℃、30 min条件下钎焊了第二代单晶高温合金DD6,分析了不同钎缝间隙(0.05、0.10和0.15 mm)对接头组织和性能的影响.结果表明,新镍基钎料获得的DD6高温合金钎焊接头的钎缝基体为与DD6母材相似的γ+γ′双相组织.随钎缝间隙的增大,脆性硼化物相逐渐增多,且由断续条状转变成粗大的鱼骨状;在0.15 mm间隙内预填FGH95高温合金粉末后,鱼骨状硼化物相变得细小、弥散.当钎缝间隙由0.05 mm增至0.10 mm,内部γ+γ′双相组织更细小,且钎缝中γ′相强化元素Al、Ti、Ta的总量高,对接头起到了良好的强化作用,钎焊接头在980℃的高温拉伸强度为694 MPa.按DD6母材标准热处理制度对钎缝间隙为0.10 mm的钎焊接头进行焊后时效处理,钎缝基体组织中的γ+γ′双相组织形貌得到有效调控,γ′立方化程度增加,接头在980℃的高温拉伸强度为807 MPa,与DD6母材自身的强度相当.     

镍基单晶高温合金钎焊接头的微观组织与性能

采用一种含B，Si的镍基合金钎料钎焊CMSX-4单晶高温合金，利用SEM，EPMA分析接头的微观组织与相组成，探究降熔元素B和Si的扩散机制及接头形成机理. 结果表明，不同间隙焊缝的微观组织相似，相组成相同，但随着间隙的增加，焊缝中的硼化物析出相增多，同时出现微孔等缺陷；对于相同焊缝间隙的接头，随着保温时间的延长，焊缝中的硼化物相的平均尺寸在一定程度上增大，且分布更加集中，母材与焊缝间的界面连接层厚度增加. 钎焊过程中，B元素集中分布于焊缝中心区，与Cr，W，Mo等元素反应，形成脆性硼化物相M₃B₂，B元素未向母材中扩散，近焊缝区中未见硼化物相析出；Si元素不仅在焊缝中心区形成镍硅化物相，也向母材中扩散，在近焊缝区形成含Si元素的镍基固溶体. 对不同焊缝间隙与保温时间的单晶钎焊接头在980 ℃/100 MPa条件下进行持久性能测试. 结果表明，单晶钎焊接头的持久寿命随着焊缝间隙的增加而降低，随保温时间的延长而升高，但当保温时间延长至30 min以上时，接头持久寿命没有显著增加.     

合金元素对70% SiC_p/Al复合材料钎料性能的影响

采用正交试验法,研究了Cu,Si,Mg以及Ni元素的含量变化对Al-Cu-Si-Mg-Ni钎料熔点、润湿性的影响规律,并通过扫描电镜观察分析了钎料的显微组织.结果表明,影响钎料熔点的三个主要因素依次为:Mg元素的含量、Al-Cu-Si三元共晶反应程度和Ni元素的含量.随着镁含量增加,钎料的熔点降低,润湿性提高,但过量的镁使焊缝凝固后组织疏松.当镁含量一定时,η≈(Si/Cu)/(Si+Cu)与0.06越接近则三元共晶反应进行程度越大,钎料熔点越低.当Mg元素的含量和Al-Cu-Si三元共晶反应程度一定时,镍含量增加,钎料熔点降低.在焊缝组织方面,沿晶界析出的粗大的块状硅相会增大接头脆性;在部分区域偏聚的Si元素,形成富硅相,在其周围常有气孔形成;弥散分布的白亮色针状θ(Cu Al2)相也会在一定程度上降低接头性能;而具有面心立方结构的α固溶体(Al-Cu固溶体、Al-Cu-Si固溶体和Al-Si固溶体)基体则使钎料具有优良的力学性能.     

Ni-34Ti钎料钎焊TiAl合金接头界面结构及性能

采用Ni-34Ti共晶钎料实现了TiAl合金的钎焊连接,分析了TiAl合金钎焊接头的界面结构,重点研究了钎焊温度对接头组织及性能的影响规律.结果表明,Ni-34Ti共晶钎料主要由TiNi相和TiNi3相组成,钎料熔点为1 120 ℃.不同钎焊温度下获得的接头界面组织均呈现对称特征,无气孔和裂纹等缺陷,接头中主要形成了TiNiAl2,B2,TiNiAl和TiNi2Al四种物相.Al元素在钎缝中的快速扩散,促进了钎缝中Ti-Ni-Al三元化合物的形成.钎焊温度为1 180 ℃保温10 min条件下,TiAl合金接头获得了最大的室温抗剪强度87 MPa.剪切过程中,裂纹容易在富含TiNi2Al相的区域产生和扩展,大量脆性TiNi2Al相的存在对接头的性能是有害的.     

铝合金/不锈钢预涂层钨极氩弧熔钎焊接头的特性

通过在不锈钢表面预涂钎剂层,采用铝硅共晶钎料实现铝合金/不锈钢TIG熔钎焊连接,获得具有熔焊与钎焊双重性质的对接接头,运用OM、SEM、EDS分析接头的微观组织及成分,通过拉伸实验评定接头的力学性能.结果表明:铝母材局部熔化,与液态钎料混合后凝固形成焊缝,焊缝组织主要由α(Al)基体和在晶界析出的Al-Si共晶相组成;不锈钢不发生熔化,液态钎料与不锈钢在界面反应形成不均匀分布的金属间化合物层,最大厚度不超过10 μm,界面上部金属间化合物较厚,呈锯齿状,主要相成分为α(τ5)-Al7.4Fe2Si;界面下部金属间化合物较薄,呈细须状,由α(τ5)-Al7.4Fe2Si+α(Al)混合相构成;接头的平均抗拉强度为90.6 MPa,焊缝/不锈钢界面下部为连接的薄弱环节,成为断裂的起始位置.     

K480镍基高温合金钎焊接头组织与性能

采用Ni-Nb-W-Co-Cr-Al钎料对K480高温合金进行真空钎焊,通过扫描电镜和能谱分析研究了钎焊接头微观组织和钎焊保温时间对微观组织的影响,通过拉伸试验机研究了钎焊接头高温拉伸性能的变化规律。结果表明,在1 220℃×15 min镍基钎料可与高温合金粉末发生冶金反应生成致密完整的钎焊接头。钎焊接头主要由高温合金粉末颗粒、γ+γ′共晶相、含Si硼化物相和富Nb的Ni₃Si相组成。与此同时,钎料中的Nb, W等元素向母材发生扩散生成（Nb, Ti）C和（Mo, W,Cr, Ni）₃B₂相。随着钎焊保温时间延长,合金粉末颗粒不断长大,接头中脆性化合物总量减少,含Si的硼化物逐渐由块状、条状转变为骨架状（Mo, W,Cr, Ni）₃B₂相,保温时间超过1 h,接头内出现大尺寸孔洞缺陷。保温时间为15 min时可获得最佳的接头性能,980℃高温拉伸强度为585 MPa,达到母材性能的90%以上。保温时间超过1 h后,钎焊接头高温拉伸性能出现下降趋势,其原因主要是由于（Mo, W,...     

TiAl基合金与Ni基合金钎焊连接接头界面组织及性能

采用BNi2钎料实现了TiAl基合金与Ni基高温合金的钎焊。采用扫描电镜、能谱分析和X射线衍射等手段对钎焊接头的界面组织结构及生成相进行分析,并对接头的抗剪强度进行测试。结果表明,钎焊接头的典型界面结构为：GH99/(Ni)ss (γ)+Ni3B+CrB+富Ti-硼化物/TiNi2Al/TiNiAl+Ti3Al/TiAl;随着钎焊温度的升高或保温时间的延长,较多的B和Si元素扩散进入两侧母材,导致钎缝中硼化物数量减少,而TiAl/钎缝界面的TiNi2Al和TiNiAl+Ti3Al金属间化合物层厚度增加;当钎焊温度为1050 ℃,保温时间为5 min时,接头的抗剪强度达到最大为205 MPa,接头主要断裂于TiNiAl金属间化合物层。当钎焊温度升高或保温时间继续延长时,TiNiAl厚度显著增加,导致接头强度下降     

BNi2+TiH2复合钎料钎焊C/C复合材料与GH99镍基高温合金

采用BNi2+TiH₂复合粉末钎料成功实现C/C复合材料与GH99镍基高温合金的钎焊,对焊后接头界面组织及力学性能进行了分析.结果表明,焊后接头典型界面结构为C/C复合材料/Cr₃C₂+MC+Ni(s,s)/MC+Ni(s,s)/Ni₃Si+Ni(s,s)/Cr₃C₂+MC+Ni(s,s)/GH99高温合金.钎料中加入TiH₂,可促进C/C复合材料母材的溶解,并在钎缝中部形成MC碳化物颗粒.随着TiH₂含量的增加,钎缝中部MC形态由细小弥散向大片状转变.当TiH₂含量为3%时,接头室温及800,1000℃高温抗剪强度最高,分别可达40,19及10 MPa,接头强度高于BNi2钎料钎焊接头强度,并可有效保证接头高温使用性能.     

TiNiB高温钎料钎焊TiAl基合金接头微观组织

采用电弧熔炼TiNiB合金作为高温钎料对TiAl合金进行钎焊,研究了接头界面组织的形成及其随钎焊温度变化的演化过程.电弧熔炼的TiNiB合金钎料主要由Ti-Ni与TiNi3共晶组织及弥散分布的块状TiB2组成,DTA测试曲线表明钎料的熔点为1 120℃.钎焊过程中,TiAl基体向液态钎料中的溶解量决定了钎焊接头界面组织的形成及其演化过程.随着活性元素Ti和Al向液态钎料溶解量的增加,靠近钎缝侧的TiAl基体发生固态相变转化为β层;钎缝组织演化为Ti-Al-Ni三元化合物,并伴有少量的β相;块状的TiB2在过量活性元素Ti存在的情况下逐渐转变为长条状的TiB相.     

快速凝固对Sn-8Zn-3Bi合金特性及高温时效钎料/铜焊点结构演变的影响（英文）

研究了快速凝固工艺对Sn-8Zn-3Bi合金显微组织和熔化特性的影响,分析了经150°C高温时效后钎料/铜焊点显微组织演变以评估连接的可靠性。结果表明:经快速凝固后,Sn-8Zn-3Bi合金中的Bi完全固溶于Sn基体并形成枝晶结构;与常规熔铸态合金相比,Bi在Sn基体中的过饱和固溶导致快速凝固态钎料的熔点上升至接近Sn-Zn共晶合金熔点,但同时减小了由于Bi添加对Sn-Zn合金熔化行为产生的不利影响,钎料/铜焊点界面金属间化合物(IMC)层更为致密和均匀;使用快速凝固态钎料能够显著抑制高温时效过程中钎料/铜焊点界面IMC的形成与生长并改善其界面高温稳定性。     

钛/铝异种合金电弧熔钎焊接接头的组织与断裂行为

采用Al-Si共晶钎料对TC4钛合金与2A12铝合金异种合金进行钨极氩弧焊接,研究焊接电流对焊接接头显微组织和力学性能的影响。结果表明:当焊接电流为110~120 A时,焊接接头的抗拉强度最高可达158 MPa,此时焊接接头上部断裂在焊缝中,下部断裂在钛合金与焊缝的界面上。焊缝组织主要由α(A1)基体和在晶界析出的A1-Si共晶相组成,而钛合金与液态钎料在接头界面上部化学反应形成3种不同形态的Ti Al3金属间化合物,而在接头界面下部只形成针状的τ1金属间化合物。当焊接电流达到并超过140 A时,接头界面化合物厚度显著增至300μm左右,导致抗拉强度急剧下降。     

Zn-Ag-Cu钎料超声钎焊AZ31B镁合金/6063铝合金

以Zn-Ag-Cu合金作为钎料,使用Ar气氛保护高频感应加热,并在钎焊过程中施加超声震动辅助,在不使用钎剂的情况下获得镁合金AZ31B与铝合金6063的钎焊接头。使用SEM、EDS、XRD分析钎焊接头的微观结构,并测试了接头的力学性能以及焊缝内各物相的显微硬度。研究表明焊缝内物相组成为Mg-Zn共晶、Zn-Al共晶、颗粒状Al(Zn)或Zn(Al)固溶体以及脆性化合物Al6CuMg4+Cu5Zn8。搭接接头平均剪切强度在50 MPa以上。接头以脆性沿晶断裂为主穿晶断裂为辅。断裂位置位于靠近镁母材与焊缝界面扩散层附近的脆性金属间化合物处。     

TiNiNb钎焊Cf/SiC与TC4接头组织结构

文中在钎焊温度980℃、钎焊时间15 min的条件下,采用Ti_54.8Ni_34.4Nb_10.8（原子分数,%）共晶合金粉末真空钎焊C_f/SiC复合材料与TC4钛合金.用SEM,EDS及差热分析法（DTA）观察测定了钎料组织、成分及熔点,分析了钎焊接头的微观组织结构.结果表明,Ti_54.8Ni_34.4Nb_10.8共晶钎料由Ti₂Ni及Ti（Nb,Ni）化合物组成,实际熔点为935℃.钎焊过程中,Ti和Nb元素与复合材料反应形成TiC和NbC混合反应层;钎料中的镍与TC4中的镍发生互扩散,在TC4钛合金侧形成扩散层;连接层由弥散分布的Ti（Nb,Ni）化合物和Ti₂Ni相组成.C_f/SiC与连接层界面为接头最薄弱环节,此处易形成裂纹.     

钎焊温度对CMSX-4单晶高温合金接头组织与性能的影响

采用一种镍基合金钎料钎焊CMSX-4单晶高温合金,利用扫描电镜、电子探针等分析手段研究接头的微观组织与相组成,并利用高温持久试验机测试接头的高温持久性能,讨论不同钎焊工艺条件下,接头的组织与性能变化规律及接头的断裂机制。研究发现,随着钎焊温度的提高,焊缝中低熔点化合物相减少,小尺寸凝固缺陷消失,白色硼化物比例先升高后降低,γ'沉淀相增多,接头的高温组织稳定性增加。当钎焊温度不低于1 290℃时,CMSX-4单晶高温合金接头在980℃/100 MPa条件下的持久寿命可达到400 h。观察接头的断口形貌发现,断裂均发生在焊缝处,断裂模式为以脆性断裂为主的混合断裂。     

FGH97高温合金TLP焊接接头组织分析

采用BNi82CrSiB中间层材料对FGH97高温合金进行了过渡液相(TLP)焊,研究了焊接温度为1150℃不同保温时间条件下的接头组织.结果表明,随保温时间的延长,焊缝宽度逐渐增大,焊缝中等温凝固区γ固溶体的数量逐渐增多,而焊缝中央非等温凝固区树枝状γ/Ni2B共晶、γ/γ'共晶、Ni3Si、M23B6和Cr2B等物相逐渐减少并消失,最后形成致密的γ固溶体焊缝组织.同时,随保温时间的延长,焊缝两侧扩散区的宽度逐渐增大,且有针状、颗粒状和蠕虫状的M3B2型硼化物析出,且越远离焊缝,析出相的数量越少.     

DZ40M钴基合金钎焊接头微观组织及性能研究

研究了DZ40M定向凝固钴基高温合金的钎焊行为,利用SEM/EDS对钎焊接头的微观组织形貌和物相组成进行了分析,并测试了接头的高温拉伸强度与高温持久寿命。结果表明,接头中间的钎缝组织主要由镍基固溶体与白色条状富W硼化物组成,靠近母材的元素扩散区主要由母材基体和分布在其中的块状硼化物组成,钎缝组织和元素扩散区之间的界面连接区主要由Ni-Co固溶体、灰色块状富Cr硼化物与弥散分布的富Co相组成。对接头的性能测试发现,在980℃下不同钎缝间隙的接头抗拉强度变化不大,抗拉强度约为150 MPa;而在980℃加载66 MPa条件下高温持久寿命随着钎缝间隙的增大而下降。高温持久寿命与钎焊中的硼化物析出相尺寸和含量有关,尺寸越大,含量越高,接头的高温持久寿命越低。     

DD6高温合金TLP焊接接头组织形成规律

采用镍基中间层合金,在真空钼丝炉中对第二代镍基单晶高温合金DD6进行了瞬时液相扩散焊(TLP焊)连接,焊接温度为1200℃、保温时间为12h。用标准热处理制度对其接头进行热处理,分析了热处理工艺对接头组织的影响规律。结果表明,设计的中间层合金熔点在1084~1095℃范围,组织细小均匀,满足DD6单晶的扩散连接需要;TLP焊焊缝组织由γ相和γ′相组成,无片状共晶组织形成;焊缝金属与母材结合良好,经标准热处理后γ′相发生明显的晶粒长大和立方化,并以典型的立方形形貌均匀弥散地分布于基体之中,形成了微观结构理想的扩散连接接头。