Yb元素对BAg30硬钎料及焊点组织与性能的影响

研究了Yb元素对Ag30-Cu-Zn-Sn（BAg30）钎料热性能、润湿性和微观组织的影响,分析了焊点的剪切强度和断口形貌,优化了钎料组分。结果表明,BAg30钎料添加1%（质量分数,下同）Yb后可以显著降低钎料液相线-固相线差值,促进钎料在钢基板表面的润湿性,细化微观组织。然而,当Yb添加量超过1%后,过量的Yb元素会降低钎料的性能,粗化微观组织。通过焊点剪切测试,BAg30-1% Yb钎料的焊点抗剪切强度和断裂形貌表现出明显的优越性,抗剪切强度相较于BAg30钎料焊点明显提高,断口形貌出现均匀细小的韧窝,表现为韧性断裂机制。     

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.     

Ga2O3对Ag30CuZnSn药芯银钎料钎缝组织及钎焊接头性能的影响

向Ag30CuZnSn药芯银钎料药粉中添加Ga₂O₃，研究了Ga₂O₃对Ag30CuZnSn药芯银钎料钎缝组织的影响及钎焊接头性能的影响. 结果表明，微量Ga₂O₃可以显著提高Ag30CuZnSn药芯银钎料的润湿铺展性能且可以减少药芯中钎剂的添加量. Ga₂O₃添加量为0.4%（质量分数）时，钎料润湿铺展性能和钎焊接头抗剪切强度达到最佳值. 这是因为Ga₂O₃属于表面活性物质，可以显著降低熔融钎料和母材之间的界面张力，从而提高了钎剂粉末的去膜效果，进而提高银钎料的润湿铺展性能. 药芯银钎料基体及钎缝组织主要由以CuZn相为主的固溶体、银基固溶体和铜基固溶体构成. 火焰钎焊时，添加0.4%Ga₂O₃（质量分数）时作用效果最佳，钎缝组织的细化与钎着率的提高(钎着率提高至95%以上)使得钎焊接头抗剪强度提高了11%以上，钎焊接头断口组织的形貌证明了上述结果.     

石墨烯纳米片增强的Sn-58Bi/Cu焊点可靠性

将不同含量（0%,0.025%,0.05%,0.075%,0.1%,0.2%,质量分数）的石墨烯纳米片（GNSs）添加到Sn-58Bi低温钎料中,研究了GNSs对钎料熔化温度、润湿性能、剪切强度、显微组织和界面反应的影响。结果表明：添加GNSs可以改善Sn-58Bi钎料焊点的润湿性能和抗剪切强度,但对其熔化温度的影响较小。随着GNSs的添加,钎料得到了相对细化的显微组织,界面金属间化合物（IMC）的厚度明显降低,并逐渐趋于平整。另外,随着GNSs的加入,Sn-58Bi钎料的剪切断裂模式从脆性断裂转变为脆性和韧性混合的断裂模式,这与其抗剪切强度的变化是一致的。因此,添加微量的GNSs是增强Sn-58Bi/Cu焊点可靠性的有效途径。     

SiCf/SiC与MX246A钎焊接头界面组织及性能分析

利用Ti,Hf的反应活性配制的高温活性钎料,对SiC_f/SiC复合材料与MX246A高温合金进行了高温钎焊,并实现两者高强度钎焊连接,分析了接头界面微观组织、物相组成与力学性能. 结果表明,(SiC_f/SiC)/MX246A钎焊接头界面中有Ni₂Si,NiTi,TiC,NiAl,Ni₃₁Si₁₂等产物生成,其结构可以表示为:(SiC_f/SiC)/TiC + NiTi + Ni₂Si + Ni₃₁Si₁₂ + (Ni, Cr) + (Cr, W) + (W, Mo)/MX246A. 在室温及1 000℃下,钎焊接头抗剪强度均达到70 MPa以上,接头断裂于复合材料侧. 在1 270 ℃保温15 min条件下,(SiC_f/SiC)/MX246A钎焊接头1 000 ℃的平均抗剪强度可达到90 MPa.     

新型含钯镍基钎料钎焊不锈钢接头的性能分析

对新型Ni-Pd-Ag-Cr-Si钎料钎焊1Cr18Ni9Ti不锈钢的接头性能进行了分析。结果表明,新型Ni-Pd-Ag-Cr-Si钎料对1Cr18Ni9Ti不锈钢有良好的润湿性;钎焊接头中,紧靠钎缝与母材界面的是与该界面平行的长条形齿状镍钯基固溶体致密组织。这种固溶体具有较高的强度和塑性,钎缝宽度为170μm时,钎缝仍具有较高的剪切强度,利于保证钎焊不锈钢产品质量不发生重大变化。     

基于Fe-Cr-Ni基钎料的SUS444/SUS304接头钎焊工艺及组织与性能

采用新型Fe-Cr-Ni基钎焊材料对SUS444/SUS304异种不锈钢进行真空钎焊,研究了搭接接头的扩散连接机制,探究了钎焊温度、搭接间隙参数对显微组织和室温抗剪强度的影响规律,最后分析了T形接头在酸性介质中不同时间的浸泡腐蚀行为。结果表明,在钎焊过程中,钎料在SUS444母材侧扩散作用较为明显,存在较宽的元素扩散区,钎缝主要由两侧界面区先凝固Fe(Cr,Ni,Si)固溶体、钎缝中心区(Fe, Cr, Ni)₃P金属间化合物及Fe(Cr,Ni,Si)固溶体形成的类似共晶组织构成;钎料对钎焊温度较为敏感,温度过高,易产生虚焊孔穴,导致抗剪强度下降明显;钎料对搭接间隙敏感性较小,可满足大间隙钎焊要求。在钎焊温度1 125℃、搭接间隙35μm条件下,抗剪强度最大达到177.3 MPa。T形接头腐蚀优先发生在钎角共晶组织中的Fe(Cr,Ni,Si)固溶体,浸泡腐蚀288 h后,溶液侵蚀至钎角界面区,并蚀穿先凝固固溶体,对母材进行电偶腐蚀。     

Ni-P消耗对焊点电迁移失效机理的影响

研究了Cu/Sn/Ni-P线性焊点在150和200℃,电流密度1.0×10⁴ A/cm²的条件下化学镀Ni-P层消耗及其对焊点失效机理的影响.结果表明,在Ni-P层完全消耗之前,阴极界面的变化表现为:伴随着Ni-P层的消耗,在Sn/Ni-P界面上生成Ni₂SnP和Ni₃P;从Ni-P层中扩散到钎料中的Ni原子在钎料中以（Cu,Ni）₆Sn₅或（Ni,Cu）₃Sn₄类型的IMC析出,仅有很少量的Ni原子能扩散到对面的Cu/Sn阳极界面.当Ni-P层完全消耗后,阴极界面的变化主要表现为:空洞在Sn/Ni₂SnP界面形成,Ni₃P逐渐转变为Ni₂SnP,空洞进一步扩展形成裂缝,从而导致通过焊点的实际电流密度升高、产生的Joule热增加,最终导致焊点发生高温电迁移熔断失效.     

Ni-Mn-Si-Cu-B-Ce钎料钎焊性能的研究

为了满足在990~1010℃温度下钎焊不锈钢的需要,研究了一种Ni-Mn-Si-Cu-B-Ce钎料。对钎料的熔化特性和润湿性、接头组织以及钎焊搭接接头的剪切强度进行了研究。结果表明:微量元素B、Ce元素可使BNi66MnSiCu钎料的熔化温度显著降低,从而满足在990~1010℃温度下钎焊不锈钢,加入微量元素B、Ce元素后使钎料对1Cr18Ni9Ti不锈钢的润湿性影响较小,但钎料的剪切强度提高约133倍,利用Ni-Mn-Si-Cu-B-Ce钎料在钎焊1Cr18Ni9Ti不锈钢后,发生了互扩散效应,钎料与母材之间形成了牢固的扩散层;在Ni-Mn-Si-Cu-B-Ce钎料显微组织中,主要存在Ni基固溶体(溶解有微量的Cu)以及Cu_9Si、MnSi、Mn_6Ni_(16)Si_4等化合物相。     

Ni元素对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE/Cu无铅微焊点界面IMC和力学性能的影响

以Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE无铅钎料为研究对象,借助扫描电镜和X衍射等检测方法研究了Ni元素对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE/Cu无铅微焊点界面IMC和力学性能的影响.结果表明,添加适量Ni元素能显著细化Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金初生β-Sn相和共晶组织,抑制焊点界面区(Cu,Ni)6Sn5金属间化合物的生长和表面粗糙度的增加,提高无铅焊点抗剪强度.当Ni元素添加量为0.1%时,钎料合金组织细小均匀,共晶组织所占比例较多;焊点界面IMC薄而平整,(Cu,Ni)6Sn5颗粒尺寸小,对应焊点抗剪强度最高为45.6 MPa,较未添加Ni元素焊点提高15.2%.     

Cr对Ni-P系钎料钎焊不锈钢接头性能的影响

研究了钎焊温度对Ni-P系钎料铺展件能及其真空钎焊OCr13不锈钢接头力学性能的影响.结果表明,Ni-P系钎料铺展面积随钎焊温度的升高而增大,并且相同温度下不含Cr的Ni-P钎料铺展面积大于Ni-Cr-P的铺展面积;钎焊温度从925℃升高到1000℃过程中,Ni-P、Ni-Cr-P钎料钎焊不锈钢接头的室温剪切强度均增大,并且在相同钎焊工艺下,不含Cr的Ni-P钎料钎焊不锈钢接头室温剪切强度优于Ni-Cr-P钎焊接头强度30～40MPa;Ni-P系钎料钎焊接头高温强度随温度升高而下降,测试温度超过500℃时,相同温度下含Cr的钎料能够提高钎焊接头强度0～30 MPa.     

镍对Ag20CuZnSnP钎料铺展润湿性和接头抗剪强度的影响

通过在Ag20CuZnSnP钎料合金的基础上添加不同含量的元素Ni,研究并分析了不同含量的Ni元素对钎料铺展性能和钎焊接头抗剪强度的影响。结果表明,当钎料合金中Ni元素的含量超过2．0％时,钎料在1Cr18Ni9Ti不锈钢上的铺展面积可大大提高;当钎料中Ni元素含量为2．0％时,同种和异种母材钎焊接头的抗剪强度均达到最大值。对钎料微观组织分析表明,在钎料合金中加入元素Ni可以明显细化钎料合金中粗大树枝晶状的锡青铜组织,而元素Ni会夺取金属间化合物Cu3P中的P元素,在钎料中主要以金属间化合物Ni3P的形式存在。     

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.     

Effects of Cu, Si, Ni and rare earth elements on melting temperature and properties of Al-Si filler metals

The effects of Cu,Si,Ni and RE elements (RE=La and Ce) on the melting temperature of Al-Si filler metals were studied by orthogonal design method.The wettability of the filler metals and the shear strength of 6063 aluminum alloy joints brazed with the different filler metals were measured.The results show that the copper doping content has the most obvious effect on liquidus temperature (T_L) of the Al-Si filler metals and the effect of RE content on T_L is the least.Adding suitable Cu and Si can improve the wettability of the Al-Si filler metals.The shear strength of 6063 aluminum alloy joints brazed with the filler metals S10,S15 and S20,respectively,is better than that of the joints brazed with HL401 due to the improvement of microstructure.It can improve the shear strength of the joints by brazing with the Ni- or RE-doped Al-Si-Cu filler metals.     

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...     

铟对低银Ag-Cu-Zn钎料显微组织和性能的影响

研究了低银Ag-Cu-Zn钎料(ωAg≤20%)的熔化特性、铺展性能、钎料显微组织。以黄铜/304不锈钢作为母材,采用火焰钎焊方法,进行了搭接钎焊试验。结果表明,低银Ag-Cu-Zn钎料显微组织主要由铜基固溶体、银基固溶体、Cu Zn化合物相构成。In的添加降低了Ag-Cu-Zn钎料的固、液相线温度,改善了钎料润湿性能;添加In的低银Ag-Cu-Zn钎料在凝固过程中析出富In的银基固溶体,起到了固溶强化的效果,改善了钎焊接头的显微组织,从而提高了钎缝接头的力学性能。使用17Ag Cu Zn-1In火焰钎焊黄铜/304不锈钢,钎焊接头成形美观、组织致密、无缺陷存在,综合性能与含银量为25%的BAg25Cu Zn Sn银钎料的性能相当,节银效果显著。     

Effect of Ce Addition on the Microstructure and Properties of Ag17CuZnSn Filler Metal

The effect of trace amounts of rare earth element Ce on the wettability, mechanical properties and microstructure of Ag17CuZnSn filler metal was investigated systematically by means of microstructure and spectroscopic characterizations. H62 brass and 304 stainless steel were brazed with Ag17CuZnSn-xCe filler metals. The results indicate that wettability and oxidation resistance of filler metal are remarkably improved with adding trace amount of Ce. The shear strength of brazed joint increases 29% compared to that of brazed joint without adding Ce. Moreover, it is observed that the trace amount of Ce in Ag17CuZnSn filler metal refines the brazed joint matrix microstructure. The elements diffusion is examined during the brazing process. More Ce can diffuse into the stainless steel than that of either Cu or Zn. Compared to the Cu solid solution, Fe prefers to diffuse into the Ag solid solution. When the Ce content is 0.3 wt.%, some bright and brittle Ce-bearing particles appear in the bottom of dimples which deteriorate the shear strength of brazed joint. The results of this study can stimulate the use of low-silver brazing filler metals for various applications.     

Brazing C/SiC composites and Nb with TiNiNb active filler metal

Abstract

C/SiC composites and Nb were vacuum brazed with the Ti_39·4Ni_39·4Nb_21·2 alloy being the active filler metal. The mechanical properties of the filler material, the microstructure and the strength of brazing joints were investigated. The results showed that the filler TiNiNb alloy has a tensile strength of 860?MPa, an elongation of 51% and an elastic modulus of 78?GPa. Both Ti and Nb elements in the filler reacted with C/SiC during the brazing process, and a well bonded C/SiC–Nb joint was obtained. The ductile filler metal released the thermal stress in the joint. When the brazing was performed at 1220°C for 20?min, the shear strength of brazed joints reached 149, 120 and 73?MPa at 20, 600 and 800°C respectively.     

Sb元素及稀土对Zn-10Al基钎料及钎焊接头性能影响

向Zn-10Al-5Cu基体中添加元素Sb及稀土镧钕,采用真空炉、万能材料试验机、金相及扫描电镜等设备,研究了Sb元素及稀土添加量对Zn-10Al-5Cu组织、性能及钎焊接头性能的影响.结果表明,钎料合金的铺展面积随Sb元素添加量的增加先较快增大后又趋于稳定趋势;抗拉强度随Sb元素添加量的增加而稳定增加;钎料组织由共析与共晶组织混合而成;在优选出的Zn10Al5Cu1.5Sb钎料中添加稀土镧钕,钎料的润湿性得到进一步改善,当稀土添加量为0.15%时,钎料的润湿性最佳;此时钎料组织中灰色粗大树枝晶组织及黑色层块状组织减少、灰黑相间层片状组织增多且变的细小,基体组织得到最大程度细化,钎料合金及钎焊接头强度达到最大;继续增加稀土,钎料合金的润湿性及钎焊接头的抗剪强度反而下降.