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%。     

钛合金与不锈钢扩散焊接头的组织和性能

本文对钛合金ＴＣ４与不锈钢１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ扩散焊接头的组织和性能进行了分析和测试，结果表明，不加中间层进行扩散焊时，所形成的接头极脆，不能实现有产的连接，采用纯镍中间金属，避免了母材组元Ｔｉ与Ｆｅ的相互扩散和迁移，可获得钛合金与不锈钢的牢固连接。     

Ti_3Al/Ti/Ti_2AlNb扩散连接工艺及性能

采用钛箔作为中间层扩散连接Ti3Al与Ti2AlNb,利用SEM,EDS和XRD等分析方法发现,接头界面组织结构为Ti3Al/α+β双相组织/富B2相/Ti2Al Nb.分别研究了中间层厚度,连接温度,保温时间等工艺参数对接头界面组织形貌以及力学性能的影响.结果表明,当钛箔厚度10μm,T=900℃,t=120 min,p=5 MPa时,接头组织性能最佳.钛箔厚度增加会导致Ti,Al,Nb等元素扩散不均匀;Ti3Al/Ti2Al Nb直接固相扩散连接温度为1 000℃,加入钛中间层可将其降低至900℃,减小了高温热循环对母材性能的损伤,接头整体抗拉强度从795 MPa提升至906MPa;保温时间90~120 min可保证扩散充分连接可靠.     

Zr/Cu/Zr部分瞬间液相焊扩散连接Ti(C,N)-Al_2O_3陶瓷基复合材料

采用Zr箔/Cu箔/Zr箔中间层对Ti(C,N)-Al2O3陶瓷基复合材料进行部分瞬间液相扩散连接实验,研究保温时间对元素扩散及界面反应产物的影响,探讨了制约接头室温强度的因素,对比分析了在部分瞬间液相扩散连接过程中,辅助脉冲电流对元素扩散及接头强度的作用机制.结果表明,预置Zr箔/Cu箔/Zr箔中间层通过部分瞬间液相扩散连接,在加热温度950℃,保温时间15~30 min条件下接头强度达到最大值.保温时间过短,活性元素Zr削弱基体强度,保温时间过长,Zr与Cu在界面生成金属间化合物降低了接头的强度.扩散焊过程中施加辅助脉冲电流能够有效缓解接头的残余应力,防止裂纹在脆性基体材料中扩展;但是同时促进了界面处的反应进程,显著提高了界面处Cu-Zr金属间化合物的形成速度,使得界面易成为接头的薄弱环节.     

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。     

T91钢瞬时液相扩散连接工艺及组织

为了研究瞬时液相扩散连接脆性相的形成,用氩气保护、非晶箔BNi2、Fe78Si9813和FeNiSiCrB做中间层,对T91马氏体耐热钢进行了瞬时液相扩散连接试验,用电子显微镜观察了接头形貌,并分析了降熔元素分布情况和脆性相的形成.研究表明,瞬时液相扩散连接过程中,中间层中降熔元素的含量、等温凝固温度和等温时间对脆性相的形成都有很大的影响.     

异种耐热钢瞬时液相扩散连接界面形态与形成机理

采用瞬时液相扩散连接双温工艺对异种耐热钢管进行了连接,使用氩气保护,FeNiCrSiB非晶箔作为扩散连接中间层.研究了异种耐热钢瞬时液相扩散连接界面的形成机理,测试了接头的组织和性能,采用激光共聚焦显微镜研究分析了界面形貌.结果表明,异种钢瞬时液相扩散连接时,液态中间层的结晶过程是在基体上联生生长,晶体长大具有方向性,少量杂质在接头中心以曲线状分布,形成了非直线型的连接界面.双温工艺的短时高温加热过程有利于破碎界面氧化物形成洁净连接晶面层,促进晶粒外延生长.     

保温时间对20钢管道瞬时液相扩散连接的影响

在开放式管道瞬时液相扩散焊机上进行20钢管的TLP连接.采用氩气保护,连接温度1180℃、连接压力4MPa,中间层材料选用非晶箔BNi_2,通过改变保温时间,研究其接头显微组织的变化及降熔元素的扩散情况.结果表明,当保温时间为2和2.5min时,降熔元素Ni、Cr扩散不充分;当保温时间增大到3min时,中间层中Ni、Cr扩散充分,达到比较理想状态,从而获得性能良好的连接接头.     

Ag做中间层TC4和双相不锈钢的扩散连接

采用50μm厚纯Ag箔做中间层对TC4钛合金和2205双相不锈钢进行了扩散连接。试验发现,在900℃、5 MPa、5 min连接条件下,可以成功实现母材的连接。在TC4-Ag界面,生成了Ti Ag化合物。在Ag-2205双相不锈钢界面,没有形成化合物,由于Ag-Fe之间的相互扩散形成了可靠的冶金连接。在拉伸载荷下,接头沿剩余Ag中间层发生失效,接头强度达到了680 MPa。在接头断口发现大量韧窝,说明接头呈韧性。     

利用中间阻碍层在硬质合金上沉积高粘结强度的金刚石 …

能完全阻止钴由基体渗入表面而且大可与ＷＣ－Ｃｏ硬质合金相比的阻碍底层在本研究中取得了进展，这些底层连续无缺陷，沉积时硬质合金基体没有损坏和脱碳现象，底层上沉积 钛基中间层。对以此方法涂覆后的硬质合金基体采用特殊的激光照射工艺进行纳米晶金刚石引晶处理和用等离子体ＣＶＤ法进行金刚石涂层。引晶过程采用超声波处理，可以将石墨碳从基体表面除去。用此方法获得的金刚石涂层与基体表面粘结牢固，这是在中间层，金刚石     

银基钎料钎焊单层金刚石砂轮的研究

概述了单层高温钎焊超硬磨料砂轮的优点。这种新型超硬磨料砂轮以其卓越的磨削性能在今后将逐步替代传统电镀砂轮。鉴于它极其广阔的应用前景,国内也必将大力开发此种单层钎焊超硬磨料砂轮。本文利用高频感应钎焊的方法,用Ag-Cu合金和Cr粉共同作中间层材料,在一定的钎焊温度和时间下,实现了金刚石与钢基体间的牢固结合。经扫描电镜分析发现Cr与金刚石之间形成CrC,与钢基体之间形成（FexCry)C,这是实现合金层与金刚石及钢基体之间都有较高结合强度的主要因素。最后通过磨削实验证实了金刚石确实有较高的把持强度。     

银基钎料钎焊单层金刚石砂轮的试验

概述了单层高温钎焊超硬磨料砂轮的工艺优势,这种新型超硬磨料砂轮 以其卓越的磨削性能在今后逐步替代传统电镀砂轮应是一种无法抗拒的必然趋势,鉴于它极其广阔的应用前景,国内在推广应用超硬磨料砂轮时也必将大力开发此种单层钎焊砂轮。本文利用高频感应钎焊的方法中,用Ag-Cu合金和Cr粉共同作中间层材料,在一定的钎焊温度和时间下,实现了金钢石和钢基体间的牢固连接,经X射线能谱及X射线衍射分析发现Cr与金钢石之间形成Cr3C2。这是实现合金层与金钢石有较高结合强度的主要因素,最后通过磨削试验证实了金钢石确实有较高的把持强度。     

用感应加热摩擦法在屏蔽金刚石表面涂覆Ti涂层

提出一种在金刚石表面制备Ti涂层的新方法，将感应加热到一定温度的Ti棒，在电磁屏蔽保护下的聚晶金刚石表面以旋转挤压的方式进行摩擦涂覆，实现了金刚石表面的金属化。通过红外测温仪测试聚晶金刚石表面温度，利用扫描电子显微镜观察Ti涂层的界面形貌、内表面形貌以及聚晶金刚石/硬质合金之间的界面形貌，采用X射线衍射仪检测Ti涂层内表面物相组成，通过能谱分析仪对Ti涂层界面和内表面进行元素分析。研究结果发现:高温Ti棒与聚晶金刚石表面进行摩擦涂覆，在聚晶金刚石与Ti涂层界面处发生了C、Ti元素的相互扩散，且在界面处产生有点状碳化物TiC。将聚晶金刚石置于具有电磁屏蔽的装置中，可有效避免聚晶金刚石/硬质合金界面处的热损伤。Ti涂层的形成过程可分为三个阶段:新鲜表面相互接触、初始扩散、扩散带形成。本文提出的感应加热摩擦法工艺简便，能够显著提高涂覆效率，可以有效避免金刚石热损伤。     

基于Ti中间层的B4C复合陶瓷扩散连接接头界面微观组织与力学性能

碳化硼(B₄C)复合陶瓷以其高硬度、高熔点、良好的耐磨性以及吸收中子能力的特性,广泛应用于制造防弹装甲材料,原子反应堆控制以及耐磨耐高温结构材料等领域.文中采用中间层Ti箔对碳化硼复合陶瓷(B₄C-SiC-TiB₂)进行扩散连接,研究了连接温度对连接界面组织及接头力学性能的影响.结果表明,在连接温度1300 ~ 1450 ℃下成功扩散连接了B₄C-SiC-TiB₂复合陶瓷,Ti与B₄C反应生成TiB₂和TiC.随着连接温度的升高,反应层变厚,而过厚的反应层会对接头的性能造成不利影响.在连接温度1300 ℃时,反应层的平均厚度约为5 μm,此时获得较高的接头抗剪强度100 MPa;在连接温度1450 ℃时连接层基本为TiB₂和TiC陶瓷相,此时扩散连接接头可以获得较高硬度(25.4 GPa).     

电场对AZ31B与Al连接界面扩散反应和扩散溶解层结构的影响

应用电场激活扩散连接技术(FADB)实现AZ31B与Al的连接。研究了电场对AZ31B/Al结合界面扩散反应和扩散溶解层结构的影响。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线能谱与X射线衍射仪等方法分析了扩散溶解层的显微组织、相组成和元素分布。结果表明,在FADB条件下以铝粉为中间层时扩散溶解层由均匀共晶层、过渡层和胞状晶组成;以铝箔为中间层时由镁合金侧共晶层和铝侧过渡层构成。电场强度对扩散溶解层宽度和形态均有显著影响。溶解层随电流密度升高而变宽。以铝粉为中间层在温度450℃,时间50min,电流密度80A·cm-2时过渡层宽度为120μm,为未施加电场时的12倍。电流对共晶层内晶粒尺寸有显著影响。当电流密度由28A·cm-2升至48A·cm-2时,点状晶粒晶粒尺寸由2μm降至0.5μm。     

加Ti箔中间层的钼-钼扩散焊接

在1 000℃、10 MPa、60 min的工艺条件下,添加5μm的Ti箔作为中间层材料,进行钼-钼基体之间的真空扩散焊接。利用扫描电镜(SEM)观察接头界面形貌,并利用其自带的X射线能谱仪对界面元素扩散情况和中间层区域的元素成分进行测试和分析。结果表明,添加Ti箔作中间层实现钼-钼真空扩散焊接时,Ti原子和Mo原子能够实现良好的扩散,界面区域均为Mo-Ti固溶体,界面焊合率100%。     

HIP diffusion bonding of P/M titanium alloy Ti-6Al-4V and stainless steel 1Cr18Ni9Ti

The HIP diffusion bonding of P/M titanium alloy Ti-6A1-4V and stainless steel 1Cr18Ni9Ti using pure Ni as intermediate layer was studied. Bonding joint with complex bonding interface was obtained by HIPing pre-alloyed Ti-6Al-4V powders and stainless steel 1Crl 8Ni9Ti in a vacuum canning. The joint strengths were examined and the characteristics of bonding joint were observed. The result shows that the maximized strength of HIP diffusion bonding between P/M titanium alloy Ti-6Al-4V and stainless steel 1Cr18Ni9Ti can be up to 388 MPa and the microstructure of bonding joint is acceptable.     

金刚石表面镀钛对金刚石锯片性能的影响

金刚石表面镀钛与否对Co基和Cu-Sn基胎体抗弯强度、金刚石锯片切割性能的对比研究表明,金刚石表面镀钛可提高金刚石工具的寿命切割效率,采用扫描电镜对抗弯强度试验样品断面和使用过的锯片刀头的观察分析,确立了镀钛层与不同胎体的结合类型。     

Microstructure and thermal expansion of Ti coated diamond/A1 composites

A titanium coating fabricated via vacuum vapor deposition for diamond/Al composites was used to improve the interfacial bonding strength between diamond particles and Al matrix, and the Ti coated diamond particles reinforced Al matrix composites were prepared by gas pressure infiltration for electronic packaging. The surface structure of the Ti coated diamond particles was investigated by XRD and SEM. The interfacial characteristics and fracture surfaces were observed by SEM and EDS. The coefficient of thermal expansion(CTE) of 50% (volume fraction) Ti coated diamond particles reinforced Al matrix composites was measured. The Ti coating on diamond before infiltration consists of inner TiC layer and outer TiO₂ layer, and the inner TiC layer is very stable and cannot be removed during infiltration process. Fractographs of the composites illustrate that aluminum matrix fracture is the dominant fracture mechanism, and the stepped breakage of a diamond particle indicates strong interfacial bonding between the Ti coated diamond particles and the Al matrix. The measured low CTEs (5.07×10⁻⁶−9.27×10⁻⁶K⁻¹) of the composites also show the strong interfacial bonding between the Ti coated diamond particles and the Al matrix.     

Ti箔厚度对Si3N4/Ti/Cu/Ti/Si3N4部分瞬间液相连接界面结构及强度的影响

采用Ti／Cu／Ti中间层在l273K、180min的条件下，改变Ti箔厚度进行Si3N4陶瓷的部分瞬间液相(PTLP)连接，讨论Ti箔厚度对界面结构及连接接头强度的影响，用扫描电镜、电子探针对连接界面区域进行了分析。结果表明，在试验范围内，Ti箔厚度为10μm时Si3N4／Ti／Cu／Ti／Si3N4接头的室温强度最高，为210MPa。PTLP连接时，当连接温度和时间不变，且连接时间能保证等温凝固过程充分进行的条件下，Si3N4／Ti/Cu／Ti／Si3N4连接界面结构、反应层厚度、等温凝固层厚度随着Ti箔厚度改变而改变。