ZrB_2-SiC陶瓷复合材料钎焊接头界面组织及性能

采用BNi2钎料,对ZrB2-SiC陶瓷复合材料进行真空钎焊研究.借助SEM,EDS,XRD等分析测试手段分析了界面组织结构及性能.确定了最佳钎焊工艺参数:钎焊温度1160℃,保温时间20 min.结果表明,接头界面产物主要有δ-Ni2Si,β1-Ni3Si,ZrB2+C,Ni(s,s),Cr x B y C z.随着钎焊温度升高以及保温时间的延长,接头抗剪强度均先升高后降低.钎焊温度1 160℃,保温时间20 min,钎焊接头室温抗剪强度达到最大121.3 MPa.钎焊温度和保温时间对接头断裂方式的影响有相似的规律,在保温时间较短时,裂纹主要产生于钎缝中的Ni(s,s)中,之后向Ni元素扩散层中扩展;当保温时间适中时,断裂主要发生在Ni元素扩散层中;当保温时间延长时,裂纹主要产生于含有一定β1-Ni3Si相的Ni(s,s)中,之后向Ni元素扩散层中扩展.     

两种钎料对不锈钢钎焊接头组织和力学性能的影响

采用四号锰基钎料真空钎焊2Cr13不锈钢,研究了钎焊温度对其接头组织和室温及高温剪切强度的影响,并与Ni-Cr-P钎料钎焊不锈钢接头进行了对比.结果表明:四号锰基钎料钎焊接头组织由Mn-Ni基的单相Mn-Ni-Cu-Fe-Cr-Co固溶体组成,接头室温剪切强度随着钎焊温度的升高逐渐增加;Ni-Cr-P钎料钎焊接头组织由Ni-Fe基固溶体和Ni(Cr,Fe)-P化合物组成,接头室温剪切强度低于四号锰基钎料钎焊接头的室温剪切强度.当测试温度超过500℃时,Ni-Cr-P钎料钎焊接头的高温剪切强度降低幅度不大,四号锰基钎料钎焊接头降低明显,但仍高于Ni-Cr-P钎料钎焊接头的高温剪切强度.     

Ti(C,N)基金属陶瓷与低碳钢真空钎焊的界面结构及接头强度

本文采用CuMnNiCrSi钎料实现了对Ti(C,N)基金属陶瓷与低碳钢的真空钎焊连接。研究了钎焊温度和保温时间对钎焊接头剪切强度的影响,通过XRD、SEM和EDS对接头的物相、显微组织、元素分布及断口形貌进行分析。研究表明:在钎焊温度为1030℃,保温时间为20 min的工艺条件下,钎焊接头的结合强度达到最大,其剪切强度为301.5 MPa。Ti(C,N)基金属陶瓷/低碳钢焊缝由α-Ti基固溶体和Cr基固溶体构成。在金属陶瓷一侧的界面处形成Cu基固溶体,在钢一侧形成(Cu,Ni)固溶体和(Fe,Ni)固溶体。Ti(C,N)基金属陶瓷/低碳钢接头断裂发生在Cu基钎料处,其断裂方式为韧性断裂。     

钎焊工艺参数对TC4钛合金钎焊接头组织及性能的影响

在钎焊温度为780～900℃,钎焊时间为2～30 min的条件下,采用Ag-28Cu钎料对TC4钛合金进行了真空钎焊试验。利用金相显微镜、扫描电镜及能谱仪对接头微观组织进行了研究。结果表明,接头形成3个反应区:扩散区Ti_2Cu+Ti(s.s)、界面反应区Ti_2Cu/TiCu化合物以及钎缝中心区的Ag(s.s)+Cu(s.s)。随着钎焊温度的提高和保温时间的延长,扩散区及界面层的厚度增加,但过高的工艺参数会导致钎料流失从而使钎缝宽度降低。在钎焊温度为820℃,保温时间为10 min时,钎焊接头的抗剪强度最高,为121 MPa。     

银基钎料真空钎焊钛/钢接头组织与性能研究

采用Ag-28Cu银基钎料对钛/钢进行真空钎焊。研究钛/钢钎焊接头的拉剪强度、界面微观组织演变与断裂行为的特征,确定不同钎焊工艺对接头拉剪强度和成分分布的影响。结果表明,钛/钢结合界面形成不同的金属间化合物,如CuTi、CuTi2、Cu4Ti3、FeTi等,并且接头微观组织对钎焊试样的拉剪强度有显著影响。接头最高拉剪强度可达100 MPa。不同钎焊条件下断口形貌发生变化,但断裂都是发生在钛/银基合金界面上。     

Bi对Sn-3Ag-0.5Cu/Cu无铅钎焊接头剪切强度的影响

研究了Sn-3Ag-0.5Cu-xBi(x=0,1,3)/Cu钎焊接头在140和195 ℃时效过程中的剪切强度变化.结果表明:随着时效时间的增加,界面金属间化合物(IMC)层的厚度逐渐增加; 140 ℃时效时,Sn-3Ag-0.5Cu接头的剪切强度随时效时间延长变化不大, Bi元素的添加提高了钎焊接头的剪切强度; 195 ℃时效时,钎焊接头剪切强度均随时效时间延长而下降,Bi元素的添加对接头剪切强度的影响不明显.剪切断口分析表明:随着界面化合物层厚度的增加,断裂机制逐渐由韧性断裂变为脆性断裂,较高剪切强度对应于钎料基体的韧性断裂,而低剪切强度对应于钎料与界面化合物层之间的脆性断裂.     

Fe粉对Sn-3Ag-0.5Cu复合钎料组织及性能的影响

通过在钎料中添加Fe粉颗粒,研究其对Sn-3Ag-0.5Cu复合无铅钎料的黏度、熔点、钎焊接头界面微观组织、与Cu基板之间的润湿性及焊点力学性能的影响。结果表明:微米级Fe粉的添加增加了复合钎料焊膏单位体积内焊粉的接触面积,使得焊膏内摩擦力增大,导致复合钎料焊膏的黏度增加;微米级Fe粉的添加对Sn-3Ag-0.5Cu钎料的熔化特性没有显著影响;钎焊时,由于重力偏聚及界面吸附作用,Fe粉颗粒集中沉积于Sn-3Ag-0.5Cu-Fe/Cu钎焊接头界面处靠近钎料一侧,由于增大液态钎料黏度而导致钎料与Cu板间的润湿性降低;与Sn-3Ag-0.5Cu/Cu相比,Sn-3Ag-0.5Cu-Fe/Cu界面处钎料一侧粗大的β-Sn枝晶区消失,取而代之的是细小的等轴晶。Sn-3Ag-0.5Cu-1%Fe/Cu的剪切强度为46 MPa,比Sn-3Ag-0.5Cu/Cu剪切强度提高39%;靠近界面金属间化合物处钎料基体的显微硬度提高约25%。     

K9玻璃与2507不锈钢的真空钎焊

采用不同Ti含量的Sn Ag Cu-x%Ti复合钎料对K9玻璃与2507不锈钢进行了真空钎焊,研究了Ti含量对接头界面组织和力学性能的影响。采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和光学数码显微镜(OM)对钎焊接头组织结构进行了分析,用万能材料试验机对接头进行了剪切试验测试得到其力学性能,并对断口界面进行了分析。结果表明,接头界面典型组织结构为2507不锈钢/FeSn_2/Fe Sn/Sn(s,s)/Ti-Sn/K9玻璃。随着复合钎料中Ti含量的增加,接头界面中Ti-Sn化合物增多,且剪切强度升高。在钎焊温度为675℃,保温时间为10 min时,接头室温剪切强度最高达7. 3 MPa。钎焊接头断裂于K9玻璃并延伸至钎料中。     

温度对添加泡沫Cu的TC17-C/C复合材料钎焊接头力学性能和微观组织的影响

以泡沫Cu作为应力缓冲中间层,采用Ag-Cu-Ti合金作为钎料,采用不同的温度真空钎焊C/C复合材料和TC17钛合金。通过剪切试验测试不同钎焊温度下接头的力学性能,并采用SEM、EDS和XRD分析钎焊接头的微观组织。研究表明:当钎焊温度为860℃时,钎焊接头获得最大的剪切强度24 MPa。钎焊后,中间层与母材连接紧密,无界面缺陷。在TC17钛合金侧,Ti元素和Cu元素发生界面反应,依次形成CuTi_2、CuTi的反应层;在中间层,Cu和Ti相互结合形成Cu4Ti_3金属化合物,还有Ag(s,s)和Cu(s,s)相;在C/C复合材料一侧,Ti和C发生界面反应形成Ti C化合物,改善了钎料对C/C复合材料表面的润湿性能,增强了钎焊接头的连接效果。     

Ag-Cu-Ti钎焊金刚石/铜复合材料的组织和性能

采用97(72Ag-28Cu)-3Ti活性钎料钎焊了Diamond/Cu复合材料和Al2O3陶瓷,研究了主要钎焊条件如钎焊温度和保温时间对接头强度的影响.结果表明,钎焊过程中Ti元素易聚集在金刚石颗粒周围并形成TiC化合物层.TiC化合物的形貌与Diamond/Cu钎焊接头剪切强度有密切关系,金刚石表面生长适当厚度的TiC化合物层能增强钎焊接头的剪切强度,但如果TiC为颗粒状或TiC化合物层生长过厚,将削弱钎焊接头的剪切强度.钎焊接头的最大剪切强度可达117 MPa.     

高强韧CuZnNiMn纽扣钎料钎焊截齿接头组织与性能

针对采煤、掘进机械用截齿,采用短流程方式制备了Cu-Zn-Ni-Mn纽扣型钎料.使用制备的纽扣型钎料,采用高频感应方式完成了实际产品的焊接.焊后分别对焊接接头的宏观形貌、剪切性能、剪切断口形貌、钎焊界面组织及成分进行分析.结果表明,制备的纽扣型钎料能够良好的润湿钢基体和硬质合金,钎焊填缝率达到100%;钎焊接头剪切强度260 MPa以上,剪切形貌为典型的韧窝状韧性断裂.在钢基体-钎料侧,Fe原子与Co原子出现长程扩散,形成Fe基固溶体和Fe-Co-Ni单相固溶体,钎料-硬质合金侧界面的强度依靠钎料向硬质合金内部的扩散与Co元素的固溶获得.     

Vacuum Brazing of WC-8Co Cemented Carbides to Carbon Steel Using Pure Cu and Ag-28Cu as Filler Metal

The wetting and spreading behavior of commercial pure Cu and Ag-28Cu alloy on WC-8Co cemented carbide were investigated by the sessile drop technique. The contact angle of both systems obviously decreases with moderately increasing the wetting temperature. Vacuum brazing of the WC-8Co cemented carbide to SAE1045 steel using the pure Cu or Ag-28Cu as filler metal was further carried out based on the wetting results. The interfacial interactions and joint mechanical behavior involving microhardness, shear strength and fracture were analyzed and discussed. An obvious Fe-Cu-Co transition layer is detected at the WC-8Co/Cu interface, while no obvious reaction layer is observed at the whole WC-8Co/Ag-28Cu/SAE1045 brazing seam. The microhardness values of the two interlayers and the steel substrate near the two interlayers increase more or less, while those of WC-8Co cemented carbide substrates adjacent to the two interlayers decrease. The WC-8Co/SAE1045 joints using pure Cu and Ag-28Cu alloy as filler metals obtain average shear strength values of about 172 and 136 MPa, and both of the joint fractures occur in the interlayers.     

Cu基钎料MIG钎焊接头断裂行为分析

研究用Cu3SilMn钎料、Cu10Mn6Ni钎料分别MIG钎焊镀锌Q235钢板及1Cr18Ni9Ti不锈钢板。试验结果表明,在钎料／母材界面分别存在Si、Mn富集带,经XRD分析Si是以Fe2Si相形式存在,而Mn是以固溶体形式存在;用Cu3SilMn、Cu10Mn6Ni钎料钎焊镀锌Q235钢板接头抗拉强度试样均断在母材,抗拉强度为308．2－308．7MPa,钎焊1Cr18Ni9Ti不锈钢板,拉伸均断在钎缝,其抗拉强度分别是331．5MPa、423．6MPa;拉伸断口分析发现,断裂起裂点在搭接钎缝的根部,主要是母材成分与少量的钎料成分混合、溶解而成,是脆性断口;止裂点在钎缝金属中（Cu3SilMn钎料）或在近界面上（Cu10Mn6Ni钎料）,是塑性断口。     

SiCp/Al复合材料与Fe36Ni合金超声波钎焊

利用超声波钎焊方法使用ZnAlSi钎料实现了Fe36Ni合金与45%SiC_p/2024Al和55%SiC_p/A356两种复合材料的连接,并得到由SiC颗粒增强的复合焊缝.通过扫描电镜、能谱等方法对焊缝的微观结构以及断口形貌进行了观察,对接头的压剪强度进行了测试,分析了Fe36Ni与两种复合材料钎焊接头微观组织和接头强度的差异.结果表明,在Fe36Ni与两种复合材料的钎缝中,钎料与两侧母材界面均形成良好的冶金结合,SiC颗粒均匀分布于焊缝中.Fe36Ni与45%SiC_p/2024Al的接头抗剪强度为110~145 MPa,Fe36Ni与55%SiC_p/A356的接头抗剪强度为75~85 MPa.Fe36Ni与45%SiC_p/2024Al的接头断裂位置为钎缝中,而Fe36Ni与55%SiC_p/A356的接头断裂位置位于Fe36Ni与钎料的界面上.     

SiO2-BN复相陶瓷润湿性及其接头微观组织

采用座滴法开展Ag-21Cu-4.5Ti合金钎料对SiO₂-BN复相陶瓷润湿与铺展行为研究. 利用SEM、XRD分析润湿界面微观组织以及形成机理. 通过调控SiO₂-BN复相陶瓷中BN含量,研究Ag-21Cu-4.5Ti/SiO₂-BN复相陶瓷润湿体系的润湿模型. 结果表明,Ag-21Cu-4.5Ti/SiO₂-BN复相陶瓷润湿体系的典型界面反应产物为TiN和TiB₂,随着体系BN含量的增加,润湿性逐渐变好. 对SiO₂-BN复相陶瓷与Nb进行钎焊试验,典型界面组织为SiO₂-BN复相陶瓷/TiN + TiB₂/Ti₂Cu + (Ag,Cu)/(βTi,Nb)/Nb. 接头抗剪强度随着钎焊时间升高先增大后减小,当钎焊温度为880 ℃,保温时间10 min时,钎焊接头抗剪强度最高,到达39 MPa.     

采用Ag-Cu-In-Ti钎料真空钎焊SiO2f/SiO2复合陶瓷与铌

设计了Ag-(15~26)Cu-(13~20)In-(3.1~6.9)Ti活性钎料,分别在780℃/20 min,780℃/40 min和800℃/10 min三种参数下实现了SiO_2f/SiO₂复合材料与铌的连接,分析了接头微观组织,测试了接头室温抗剪强度.其中800℃/10 min钎焊参数下的接头平均抗剪强度最高,达到21.6 MPa;微观分析结果表明,接头中靠近SiO_2f/SiO₂母材界面处形成了厚度约为2μm的连续扩散反应层,靠近铌的界面钎料与母材也形成了良好的结合.该钎焊参数下接头界面物相依次为:SiO_2f/SiO₂→TiO+TiSi₂→TiO+Cu₃Ti→Ag(s, s)+Ag₃In+Cu(s, s)→Nb.     

Interfacial features of TiAl alloy/316L stainless steel joint brazed with Zr−Cu−Ni−Al amorphous filler metal

TiAl alloy and 316L stainless steel were vacuum-brazed with Zr?50.0Cu?7.1Ni?7.1Al (at.%) amorphous filler metal. The influence of brazing time and temperature on the interfacial microstructure and shear strength of the resultant joints was investigated. The brazed seam consisted of three layers, including two diffusion layers and one residual filler metal layer. The typical microstructure of brazed TiAl alloy/316L stainless steel joint was TiAl alloy substrate/α₂-(Ti₃Al)/AlCuTi/residual filler metal/Cu₉Zr₁₁+Fe₂₃Zr₆/Laves-Fe₂Zr/α-(Fe,Cr)/316L stainless steel substrate. Discontinuous brittle Fe₂Zr layer formed near the interface between the residual filler metal layer and α-(Fe,Cr) layer. The maximum shear strength of brazed joints reached 129 MPa when brazed at 1020 °C for 10 min. The diffusion activation energies of α₂-(Ti₃Al) and α-(Fe,Cr) phases were ?195.769 and ?112.420 kJ/mol, respectively, the diffusion constants for these two phases were 3.639×10^?6 and 7.502×10^?10 μm²/s, respectively. Cracks initiated at Fe₂Zr layer and propagated into the residual filler metal layer during the shear test. The Laves-Fe₂Zr phase existing on the fracture surface suggested the brittle fracture mode of the brazed joints.     

Ti含量对Ni-14Cr-10P-xTi焊膏连接C/C复合材料组织及性能的影响

将不同质量分数的钛粉加入Ni-14Cr-10P合金粉末中,再配合高分子聚合物制得膏状Ni-14Cr-10P-x Ti活性钎料,用制得的焊膏钎焊C/C复合材料,然后测试了钎焊接头的剪切强度,通过扫描电子显微镜、能谱分析仪、电子探针显微分析仪等对钎焊接头界面组织特征进行分析。结果表明:活性元素Cr、Ti与C/C复合材料表面的C反应而起到表面改性的作用,使得钎料能在C/C复合材料表面润湿、填缝。随着Ti元素加入量的增加,钎焊接头剪切强度先增加再降低。Ti质量分数为1%时,TiC呈颗粒状弥散分布,使得钎料层强化,接头剪切强度增加;当Ti增加到3%时,在界面处形成了连续的Cr_3C_2/TiC脆性材料层,接头剪切强度下降;Ti质量分数达到5%时,Ti与Cr_3C_2反应使得梯度界面层消失,界面物质热膨胀系数差异增大,残余热应力增加,同时Ti与Ni、Cr形成的金属间化合物增加并集中分布在钎料层中,导致接头剪切强度急剧下降。     

Microstructure and strength of brazed joints of TiB2 cermet to TiAl-based alloys

In this study, TiB2 cermet and TiAl-based alloy are vacuum brazed successfully by using Ag-Cu-Ti filler metal.The microstructural analyses indicate that two reaction products, Ti ( Cu, Al ) 2 and Ag bused solid solution ( Ag ( s. s ) ) , are present in the brazing seam, and the iuterface structure of the brazed joint is TiB2/TiB2 Ag ( s. s ) /Ag ( s. s ) Ti ( Cu,Al)2/Ti( Cu, Al)2/TiAl. The experimental results show that the shear strength of the brazed TiB2/TiAl joints decreases us thebrazing time increases at a definite brazing temperature. When the joint is brazed at 1 223 K for 5 min, a joint strength up to 173 MPa is achieved.     

Ag-Cu-Ti钎料高频感应钎焊TiAl/40Cr

采用高频感应加热的方式 ,在Ar气保护条件下 ,用Ag -Cu -Ti钎料实现了TiAl基合金与 4 0Cr钢的钎焊连接 ;采用扫描电镜、电子探针、X射线衍射分析等手段对断口、界面、生成相进行了分析 ,并且测试了接头的抗拉强度。结果表明 ,在界面上有Ti(CuAl) 2 、Ag[s,s]、TiC等反应相生成 ,典型接头界面结构为TiAl/Ti(CuAl) 2 +Ag[s ,s]/Ag[s,s]/TiC/ 4 0Cr) ;断裂位置及接头的抗拉强度随保温时间而变化 ;当钎焊连接温度为 114 3K ,保温时间 0 .9ks时接头抗拉强度值最高 ,达到 2 98MPa,断裂主要发生在Ti(CuAl) 2 层内部