Corrosion Behavior of Cr, Fe and Ni Based Superalloy in Molten NaCl

熔融NaCl作为相变储热介质对容器材料具有强烈腐蚀性。通过对Cr基、Ni基和Fe基合金在850℃熔融NaCl中192 h的腐蚀实验,绘制了其腐蚀动力学曲线;利用SEM、EPMA、EDS、XRD等方法分析了腐蚀后试样横截面特征、元素分布特点及试样表面的腐蚀产物,讨论了腐蚀行为。结果表明:3种合金均满足线性腐蚀规律;Cr元素与熔融NaCl等物质反应,是导致这3种合金质量损失率增大的主要原因。Cr基合金耐蚀性最差,明显表现出晶界腐蚀特征,并且晶界为熔融NaCl渗入合金基体提供通道,促进了反应进程。Ni基合金和Fe基合金试样表面均形成了较厚的腐蚀层,为Cr2O3提供附着基体,降低了Cr元素扩散驱动力,提高了合金耐蚀性。另外,Fe基合金表面形成了尖晶石结构的腐蚀产物,进一步抑制了腐蚀过程,其耐蚀性最好。     

铁铬镍基高温合金耐熔融NaCl腐蚀性研究(英文)

熔融NaCl作为相变储热介质对容器材料具有强烈腐蚀性。通过对Cr基、Ni基和Fe基合金在850℃熔融NaCl中192 h的腐蚀实验,绘制了其腐蚀动力学曲线;利用SEM、EPMA、EDS、XRD等方法分析了腐蚀后试样横截面特征、元素分布特点及试样表面的腐蚀产物,讨论了腐蚀行为。结果表明:3种合金均满足线性腐蚀规律;Cr元素与熔融NaCl等物质反应,是导致这3种合金质量损失率增大的主要原因。Cr基合金耐蚀性最差,明显表现出晶界腐蚀特征,并且晶界为熔融NaCl渗入合金基体提供通道,促进了反应进程。Ni基合金和Fe基合金试样表面均形成了较厚的腐蚀层,为Cr2O3提供附着基体,降低了Cr元素扩散驱动力,提高了合金耐蚀性。另外,Fe基合金表面形成了尖晶石结构的腐蚀产物,进一步抑制了腐蚀过程,其耐蚀性最好。     

银基钎料钎焊金刚石的界面结构及TiC生长机制

在合适的工艺下,采用Ag-Cu-Ti钎料实现了金刚石与钢基体的高强度连接,并剖析了Ag-Cu-Ti钎料与金刚石的界面微区结构.通过对界面处的成分分布和深腐蚀后碳化物TiC形貌的观察,分析了Ti的作用机理、新生化合物TiC的形貌及生长规律.结果表明:在一定的条件下,Ti元素与组成金刚石的碳元素发生反应形成TiC层;碳化物层使钎料与金刚石之间产生冶金结合,并在其界面上形成了金刚石/TiC/钎料/钢基体的梯度结合层.     

镀锌层对AlSi5/钢TIG钎焊液态钎料润湿铺展行为影响机理研究

采用在镀锌钢板和钢板上进行Al Si5钎料的TIG电弧加热润湿铺展试验,通过润湿铺展试样的截面形貌观察、能谱测试和Al Si5/基体界面组织分析等方法,了解其润湿铺展行为、钎料区内的成分分布和界面组织形态,重点探讨镀锌层对Al Si5润湿铺展行为和界面组织的影响。研究结果表明,随燃弧时间增加,钎料铺展高度降低、宽度增加,润湿角减小。由于钎料润湿铺展前沿富锌区的存在导致Al Si5钎料在镀锌钢板上的润湿性得到提高。镀锌层导致Al Si5/镀锌钢板界面的Fe Al金属间化合物层厚度变薄。     

铜铝连接用Zn98-Al钎料脆化机理

Zn98-Al钎料在湿热环境中常发生时效劣化行为,使其脆性增大,伴随而至的是钎焊工艺性下降。为探索其脆化原因,文中通过室内湿热加速腐蚀试验模拟湿热大气环境,采用光学显微镜、扫描电镜、XRD等分析手段对加速腐蚀环境下Zn98-Al钎料的显微组织进行研究。结果表明,腐蚀主要发生在晶界处,钎料内形成了腐蚀裂纹和腐蚀孔洞;Zn98-Al钎料的晶间腐蚀是晶内η相为阴极,晶界处α相为阳极而溶解的电化学腐蚀;水蒸气腐蚀后Zn98-Al钎料晶界处O含量和Al含量比较高;XRD分析表明,钎料表面腐蚀产物主要有Al2O3,ZnO,Al(OH)3,Zn(OH)2,钎料在湿热环境中发生电化学腐蚀,同时伴随着高温氧化。     

BGA结构Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu焊点低温回流时界面反应和IMC生长行为

采用差示扫描量热法将焊点的熔化行为表征与焊点回流焊工艺相结合,研究了球栅阵列（BGA）结构单界面Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu微焊点在钎料熔化温度附近等温时效形成局部熔化焊点时的界面反应及界面金属间化合物（IMC）的生长行为.结果表明,在钎料熔点217℃时效时,焊点中钎料基体仅发生界面局部熔化;而在稍高于熔点的218℃时效时,焊点钎料基体中全部共晶相和部分-Sn相发生熔化,且Cu基底层的消耗量显著增大,绝大部分Cu基底直接溶蚀进入钎料基体并导致界面IMC净生长厚度相对217℃时效时减小;等温时效温度升高至230℃时,焊点中钎料基体全部熔化,界面IMC厚度达到最大值.界面IMC的生长动力学研究结果表明,界面Cu₆Sn₅和Cu₃Sn层的生长分别受晶界扩散和体积扩散控制,但界面IMC层的晶界凹槽、晶粒粗化和溶蚀等因素对其生长行为也有明显影响.     

电镀锡银钎料的均匀腐蚀性和抗氧化性分析

为了评价电镀锡银钎料的腐蚀行为和抗氧化性,采用3.5% NaCl水溶液评价其均匀腐蚀性,利用失重法、扫描电镜(SEM)及能谱分析仪(EDS)对钎料的腐蚀速率、腐蚀形貌及腐蚀物相进行观察分析. 结果表明,Sn元素含量为2.4%时,电镀锡银钎料是全面腐蚀兼不均匀的局部点腐蚀,主要是富铜相、CuZn相及少量银相被腐蚀;当Sn元素含量为4.8%时,钎料为均匀面腐蚀,主要是银相、AgSn相、富铜相被腐蚀;当Sn元素含量升高至6.0%时,钎料为面腐蚀,主要是AgSn相、CuSn相、银相被腐蚀. 镀锡前BAg50CuZn基体钎料主要是点腐蚀,镀锡后钎料主要是均匀腐蚀,随着Sn元素含量升高其耐蚀性降低. 经60 ℃的3.5% NaCl水溶液腐蚀80 h后,电镀锡银钎料的腐蚀速率介于0.6～0.75 mm/y之间,其耐腐蚀等级为2级. 随着Sn元素含量升高,电镀锡银钎料的抗氧化性下降,但不影响其使用性能.     

铜基钎料真空钎焊金刚石

采用铜基合金钎料,适当控制钎焊工艺,实现了金刚石与钢基体的高强度连接.借助扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)分析了真空加热条件下,对铜基合金钎料与金刚石之间的界面反应,钎焊面进行了表面形貌和结构分析.探讨了钎料与金刚右界面处碳化物的形成机理.阐明了在钎焊过程中Ti元素在金刚石界面形成富Ti层并与金刚石表面的C元素反应生成TiC、SnTi C是实现合金层与金刚石有较高结合强度的主要因素.钎料与钢基体在钎焊温度下发生组元间相互扩散,形成了固溶体及其化合物,从而实现钎料与钢基体的高强度结合,并对一系列铜基钎料进行了测试.     

6063铝合金阶梯焊中温钎料腐蚀性能

采用正交试验法,通过改变Si,Cu,Ni以及混合稀土RE元素的配比,研究了含量的变化对Al-Si-Cu-Ni-RE钎料的自腐蚀电位、失重质量、腐蚀速率的影响,并通过扫描电镜观察分析了腐蚀前后钎料的内部显微组织.研究发现,钎料的自腐蚀电位与与失重质量相对应,随着腐蚀电位的负值增加,失重质量也不断增大.结果表明,对钎料腐蚀速率的影响依次为Ni元素的影响最大,其次为Si,Cu,RE元素.对钎料腐蚀前后的显微组织观察分析可知,由于基体相α(Al)属于面心立方固溶体,使得Al-Si-Cu-Ni-RE钎料的力学性能优良,但钎料中黑色的脆性θ(CuAl2)相的存在对钎焊接头的性能有不利影响,Cl-是诱发钎料点蚀的主要原因.腐蚀后的钎料局部区域出现了点蚀,腐蚀后的钎料有明显的网纹状晶间腐蚀.     

Cu-Sn-Ti钎料钎焊立方氮化硼界面微结构分析

采用Cu、Sn、Ti单质金属粉混合制备了活性钎料,在真空炉中对CBN进行了钎焊连接,实现了CBN与Q235钢基体的高强度连接。运用SEM、EDS分析了CBN与钎料的界面微观组织、元素分布。结果表明:混合金属粉实现了钎料合金化,对CBN的润湿性较好,钎料与CBN、钢基体发生了界面反应,生成了含Ti的化合物,钢基体中的少量Fe元素随Ti扩散到CBN并形成白色块状TiFe化合物。     

Fluxless laser brazing of aluminium alloy to galvanized steel using a tandem beam – dissimilar laser brazing of aluminium alloy and steels

Tandem beam brazing with aluminium filler metal (BA4047) was conducted in order to develop the fluxless laser brazing technique of aluminium alloy (AA6022) to galvanized steels (GA and GI steels). Laser powers of tandem beam and offset distance of preheating beam from the root to the steel base metal were varied. Sound braze beads could be obtained by optimizing the preheating and main beam powers under the offset distances of 0–1 mm. A small amount of zinc remained at the braze interface between galvanized steels and the braze metal. The reaction layer consisting of Fe–Al intermetallic compounds was also formed at the steel interface, and the thickness of reaction layer could be predicted during the laser brazing (thermal cycle) process based on the growth kinetics with the additivity rule. The metal flow analysis of the melted filler metal on joints revealed that wettability and spreadability of the filler metal on the GI steel joint were superior to those on the GA steel joint. The fracture strength of the lap joint attained approx. 55–75% of the base metal strength of aluminium alloy. It was concluded that fluxless laser brazing could be successfully performed by using a tandem beam because the zinc coat layer acted as the brazing flux.     

非晶态镍基钎料箔润湿成缝特征及其对钎焊接头形态的影响

通过分析控制非晶态镍基钎料箔用量的钎焊试验结果,对非晶态镍基钎料箔的润湿成缝特征及钎焊接头形态进行了研究.结果表明,即使在钎料不足的情形下,钎料残余层也始终存在,在熔融钎料同母材的相互作用下,钎料残余层/母材界面向母材一侧发生迁移;钎料残余层厚度随钎料量的增加而增大,但界面迁移深度与钎料箔大小无关.熔融钎料成缝行为遵循能量最低原理,其受自身重力、粘滞力和表面张力引起的附加压力共同作用,流动成缝时具有粘性流体的特征,贴近母材表面的边界层流速趋缓,母材向熔融钎料中的溶解则进一步降低了其流动性,最终凝固形成钎料残余层.     

热浸镀锡铜磷钎料的性能

以Cu93P钎料为基体,在其表面热浸镀锡,制备CuPSn钎料,采用扫描电镜、万能力学试验机、显微硬度计、差热分析仪、箱式电阻炉和体视显微镜分析锡镀层的界面形貌,钎料的抗拉强度、显微硬度、熔化温度和润湿性。结果表明：在Cu93P钎料表面热浸镀锡过程中,液态锡与钎料发生了界面反应,生成Cu₆Sn₅金属间化合物,即钎料基体与锡镀层形成良好的冶金结合;随着热浸镀温度的升高和时间的延长,CuPSn钎料的抗拉强度和显微硬度均呈降低趋势,抗拉强度的降低源于界面处产生的Cu₆Sn₅脆性化合物和孔洞,显微硬度的降低源于热浸镀的去应力退火作用;Cu93P钎料表面热浸镀锡可降低钎料的熔化温度,提高钎料的润湿性,Cu93P钎料表面热浸镀5.20%（质量分数）锡之后,Cu88.16P6.64Sn5.20在纯铜板上的润湿铺展面积比基体Cu93P钎料增加43.15%。     

Fluxless laser beam joining of aluminium with zinc coated steel

Abstract

A laser welding–brazing (LWB) process to join zinc coated steel and aluminium sheets in two different flange geometries is reported. The deep drawing steel sheets are covered by a zinc layer of maximum thickness 10 μm, and a zinc based filler wire was used in the welding experiments with a Nd–YAG laser. Because of the differences in melting temperatures between iron (1808 K), aluminium (933 K), and zinc (693 K), it is possible to weld the aluminium alloy only. Owing to the zinc coating on the steel side, a Zn–Al alloy can be brazed onto the steel without any flux agent. The inevitable formation of a Fe–Al intermetallic phase at the bondline of the weld seam and the steel can be limited to a thickness of less than 5 μm and to a proportion of the contact area only. Mechanical as well as dynamic tests show results comparable to those obtained via other joining techniques. Salt chamber corrosion tests of varnished specimens display minor damage and no decline in tensile strength.     

金刚石与硬质合金钎焊接头应力场分析

采用ANSYS有限元数值模拟软件，运用瞬态非线性分析的方法，模拟出以Ag—Cu—Ti为钎料的金刚石与硬质合金钎焊接头的焊后应力场，并预报出钎缝厚度对钎焊接头应力大小和分布的影响，从而分别得出焊后金刚石层、钎料层与硬质合金区域的应力场分布，通过对应力场彩云图以及数据组的综合分析，找到焊后应力集中的危险区域；在数控真空钎焊炉中进行钎焊试验，由于施加压力的不同，得出钎缝厚度不同的焊接试件。而后进行抗剪强度试验，得出了钎料层厚度并不是越厚越好，而是存在一个最佳值的规律，计算所得规律与试验结果基本吻合。     

Sr和SmO对Mg2Si-AlSi/3003钎缝化合物形态的影响

为了改善铝合金真空钎焊时的表面活化问题，用原位生成方法将Mg2Si引入到AlSi钎料中，开发出AlSi-Mg2Si复合钎料.借助电子探针对钎料金相组织进行分析，结果表明,引入的Mg2Si相呈现块状、骨骼状和粒状三种形态分布于钎料基体上.用面扫描方法对钎焊界面进行分析，结果发现,在钎缝中，Mg元素大量固溶在α-Al晶粒内；含有Mg2Si的钎料能形成较宽的钎焊扩散层，粒状、短棒状Mg2Si沿着α-Al晶界向焊缝两侧呈放射状分布.经过Sr,SmO变质后放射状扩散层消失、钎缝变窄，化合物被细化，形态为粒状.     

腐蚀对复合银钎料的影响

采用恒温浸泡腐蚀、电化学腐蚀、润湿铺展测试和扫描电子显微镜(SEM)、万能力学试验机等手段研究了复合银钎料中钎剂与钎料合金的腐蚀及钎料腐蚀对钎焊性能的影响。结果表明,银钎料处于含水钎剂环境中,会被钎剂腐蚀。在钎料中加入1.5%~2.5%的Sn,缩小了Ag-Cu-Zn合金中Ag-Zn相与Cu-Zn相之间的电位差,降低了两相之间的微电池效应,Sn细化Ag-Cu-Zn钎料中的共晶相,降低银钎料发生腐蚀的敏感性;用被腐蚀的银钎料钎焊钢,钎焊接头抗拉强度损失,在钎料中添加Sn可抑制损失程度。     

不锈钢板翅结构钎焊残余应力及其高温蠕变松弛行为三维有限元分析

利用有限元软件ABAQUS,对不锈钢板翅结构在钎焊过程中产生的残余应力及其高温下的蠕变松弛行为进行三维有限元分析,得到了残余应力的变化规律.结果表明,由于镍基钎料BNi-2和不锈钢母材304力学性能的差异以及夹具的约束作用,钎焊后在接头处产生了较大的残余应力.在高温环境下,由于蠕变松弛,残余应力大幅度下降.在蠕变稳态阶段,钎缝处仍然存在一定的残余应力;钎角处蠕变应力和应变集中,易萌生裂纹,成为最薄弱环节.研究结果为板翅结构的高温强度设计提供参考.     

1060铝钎缝耐腐蚀性分析

以1060纯铝作为母材,选取Zn-Al-Ag,Zn-Al,Sn-Zn,Zn-Cd-Ag等4种钎料,采用氧乙炔火焰钎焊工艺制备钎焊接头,采用盐浴浸泡方法加速腐蚀,分析了4种钎缝的耐腐蚀性. 通过宏观形貌观察、极化曲线测试、失重分析和显微组织观测,综合评价了钎缝的耐腐蚀性. 结果表明,在所分析的3个合金系中,Zn-Al系钎料钎缝耐腐蚀性能较好,Zn-Cd-Ag钎缝耐腐蚀性次之,Sn-Zn钎缝的耐腐蚀性最差. 对盐浴腐蚀而言,Zn82Al13Ag5比Zn98Al更耐腐蚀. 而对于电化学腐蚀而言,银的加入能够进一步提高Zn-Al系钎料钎缝的耐腐蚀性能.     

Sn改性Ti-Zr-Cu-Ni钎料的微观组织和力学性能

采用自制Ti-Zr-Cu-Ni-Sn钎料钎焊TA2钛合金,研究了不同Sn元素含量改性Ti-Zr-Cu-Ni钎料的熔化特性、微观组织及物相、润湿及熔蚀性、接头拉伸强度。研究表明,Sn含量增加,Ti-Zr-Cu-Ni-Sn钎料固、液相线温度基本升高,但温度差值基本变窄,可更好地抑制钎焊界面脆性化合物形成。Ti-Zr-Cu-Ni-5Sn钎料组织由Ti、Zr基体和晶体相构成,Sn倾向与Ti、Zr结合形成Ti₂Sn₃、Ti₆Sn₅、Zr₅Sn₃等低熔点共晶相。Sn≤1.5%时,随Sn含量增加,钎料对TA2钛合金的润湿性逐渐变差;继续增加Sn,钎料润湿性改善,添加5%Sn的钎料对基体润湿最佳。添加5%Sn并降低Cu、Ni总量的改性钎料对TA2钛合金熔蚀减弱。相同钎焊工艺下,添加5%Sn接头的强度和塑性均有提升。钎焊温度升高,Ti-Zr-Cu-Ni钎料产生更多强化物相,致接头强度大幅提升,而Ti-Zr-Cu-Ni-5Sn钎料产生的含Sn物相强化作用对接头强度提升有限;相...