TiZrNiCu-B/Ti60润湿性及其与TiBw-TC4钎焊研究（英文）

采用座滴法在真空下研究了硼含量对TiZrNiCu/Ti60润湿性的影响,且在940℃保温10 min条件下实现了其与TiBw-TC4的钎焊。通过SEM、XRD以及剪切实验研究了界面显微组织及剪切力学性能。结果表明,添加B元素可以与Ti原位合成TiBw,从而细化界面的显微组织。当B质量分数为0.3%时,TiBw-TC4/TiZrNiCu-B/Ti60接头的最大抗剪切强度为177 MPa,比无B的接头强度高65%。然而,过量的B含量使TiZrNiCu-B在Ti60合金基体上产生大量的TiBw,导致润湿性恶化,在钎焊接头形成微孔和未焊合区域,从而使抗剪切强度下降。     

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。     

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。     

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。     

Al-Si过共晶钎料的制备及其对核用SiC陶瓷的焊接研究

SiC是核聚变反应堆流道插件及结构材料的优秀候选材料。为了获得大尺寸的SiC部件,通过钎焊方法连接SiC,选择50Al-50Si合金作为钎料,研究50Al-50Si合金钎料的显微组织、力学性能及在真空1100℃×10min条件下对SiC陶瓷的钎焊性能。并在此钎料基体上加入不同含量(2%,6%,10%,14%)的Ti,研究Ti的加入对钎料显微组织性能及SiC陶瓷接头力学性能的影响。结果表明,Al-Si-Ti钎料能完成SiC陶瓷的连接而获得性能优异的接头。在Ti含量增加到6%时,接头剪切强度升高至138.98MPa,随着Ti含量增多,接头剪切强度又下降。     

用Cu-Ti钎料对Si／SiC陶瓷与低膨胀钛合金的钎焊

以Cu,Ti混合粉末作为钎料,对Si/SiC陶瓷与低膨胀钛合金进行了真空钎焊.采用SEM对接头的连接状况,组织结构进行了观察分析;同时测量了接头的室温剪切强度,并探讨了影响接头强度的因素.结果表明:Cu-Ti钎料对陶瓷和钛合金具有良好的润湿性,在890℃保温10 min条件下能形成结构均匀、连接良好的接头,在结合层与陶瓷界面生成TiSi2,CuTiSi反应层;在保温15 min条件下则生成TiSi,CuTiSi,Ti3SiC2,Nb3Si多种反应物.两种工艺条件下结合层与低膨胀钛合金界面均形成Ti合金/(Ti,Nb)层/CuTi层/Cu3Ti2层多层扩散反应层;接头的室温剪切强度与连接时间有关,在10 min时达到最大值121.1 MPa;15 min时由于在结合层与陶瓷界面生成多种反应产物,容易在陶瓷的近缝区和结合层产生裂纹,导致接头强度降低.     

TiZrNiCu非晶钎料钎焊TiB_w/TC4复合材料和Ti60合金（英文）

使用TiZrNiCu非晶钎料成功实现了TiB_w/TC4复合材料和Ti60合金的钎焊连接。通过扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪及万能材料试验机表征钎焊接头的组织及性能。在940°C保温10 min下,钎焊接头的典型界面组织为Ti Bw/TC4复合材料/β-Ti+Ti B晶须/(Ti,Zr)_2(Ni,Cu)金属间化合物层/β-Ti层/Ti60合金。钎焊过程中元素向母材中的扩散过程直接影响接头界面结构。钎焊温度的升高使(Ti,Zr)_2(Ni,Cu)金属间化合物层的厚度减小,当钎焊温度超过1020°C时,(Ti,Zr)_2(Ni,Cu)金属间化合物层消失。钎焊温度较低时,生成的脆性相(Ti,Zr)_2(Ni,Cu)不利于接头性能。接头剪切强度随钎焊温度的升高呈先增加后降低的趋势,在1020°C下获得最大的剪切强度368.6 MPa;而当钎焊温度达到1060°C时,接头强度降低,这是由于形成了粗大的层状(α+β)-Ti组织。     

电场作用下SiC与Ti扩散连接界面结构及力学性能

对电场作用下Si C与Ti扩散连接接头界面结构及力学性能进行了分析测试。研究发现,当金属、陶瓷分别连接电场正、负极时,电场可促进界面扩散反应层厚度增加,而电压极性相反时,促进作用明显减弱;连接界面发生原子扩散及化学反应,生成相主要为:Ti_5Si_3与Ti C,从Si C侧到Ti侧界面相结构依次为Si C/Ti C/(Ti_5Si_3+Ti C)/Ti;性能测试结果表明,1000℃/2 h/7.5 MPa下获得的接头剪切强度为66.4 MPa,950℃/1.5 h/7.5 MPa/400 V电场作用下扩散连接接头剪切强度为69.6 MPa,即在其他连接工艺参数相同情况下,施加电压可以增大剪切强度,提高连接效率。     

连接温度对Ti中间层钼/铜异种金属扩散焊接接头组织性能的影响

以Ti箔作为中间层,采用瞬间液相扩散焊接的方式焊接Mo和Cu,研究了连接温度对焊接接头显微组织及剪切强度的影响。结果表明,连接温度较低时,扩散连接接头的的界面呈分层结构,随着连接温度的升高,Ti、Cu及Ti、Mo相互扩散反应,获得了良好的焊接接头。接头的剪切强度随连接温度升高逐渐增大。1030℃时,接头的剪切强度达到180.3 MPa,断裂发生在Mo母材。     

电场激活Ti/Ni扩散偶连接界面相变规律与力学性能的研究

本试验采用电场激活扩散连接技术(FADB)实现了Ti/Ni的扩散连接。研究了Ti/Ni两种材料发生界面扩散反应时新相的生成规律及其对连接强度的影响。利用扫描电子显微镜及能谱仪观察和分析了扩散层的显微组织、相组成和界面元素分布。采用万能试验机对扩散层的抗剪切性能进行了测试。研究结果表明,在电场作用下,Ti与Ni通过固相扩散形成了良好的冶金结合界面,界面处金属间化合物的生成次序依次为Ni3Ti、Ni Ti2、Ni Ti。当扩散温度≥750℃时,Ti表现出超塑性和良好的扩散性,促使扩散层中的Ni3Ti转变成富钛层,该富钛层的形成有利于接头强度的提高。界面的剪切强度随着电流的增大而增大,当电流为930~1200 A时,界面的剪切强度可达90.54 MPa。     

TC4/Ti60合金钎焊接头界面组织及力学性能

采用TiZrNiCu非晶钎料实现了TC4和Ti60异种钛合金的真空钎焊连接,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等分析手段研究了钎焊工艺参数对接头界面组织结构及力学性能的影响. 结果表明,TC4/TiZrNiCu/Ti60钎焊接头的典型界面结构为:TC4/α-Ti+β-Ti+(Ti,Zr)2(Ni,Cu)/Ti60. 随着钎焊温度升高或保温时间延长,片层状α+β相逐渐填充整条钎缝,(Ti,Zr)2(Ni,Cu)相含量减少且分布更加均匀. 接头室温抗拉强度随钎焊温度或保温时间的增加均先增大后减小,在990 ℃/10 min钎焊条件下所获接头抗拉强度达到最大为535.3 MPa. 断口分析结果表明,断裂位于钎缝中,断裂方式为脆性断裂.     

Brazing of TiBw/TC4 composite and Ti60 alloy using TiZrNiCu amorphous filler alloy

TiB_w/TC4 composite was brazed to Ti60 alloy successfully using TiZrNiCu amorphous filler alloy, and the interfacial microstructures and mechanical properties were characterized by SEM, EDX, XRD and universal tensile testing machine. The typical interfacial microstructure was TiB_w/TC4 composite/β-Ti + TiB whiskers/(Ti, Zr)₂(Ni, Cu) intermetallic layer/β-Ti/Ti60 alloy when being brazed at 940 °C for 10 min. The interfacial microstructure evolution was influenced strongly by the diffusion and reaction between molten fillers and the substrates. Increasing brazing temperature decreased the thickness of brittle (Ti, Zr)₂(Ni, Cu) intermetallic layer, which disappeared finally when the brazing temperature exceeded 1020 °C. Fracture analyses indicated that cracks were initialized in the brittle intermetallic layer when (Ti, Zr)₂(Ni, Cu) phase existed in the brazing seam. The maximum average shear strength of joints reached 368.6 MPa when brazing was conducted at 1020 °C. Further increasing brazing temperature to 1060 °C, the shear strength was decreased due to the formation of coarse lamellar (α+β)-Ti structure.     

钎焊时间对TZM合金与ZrCp-W复合材料接头界面组织及性能的影响

采用Ti-28Ni（质量分数,%）钎料在1 040℃实现了TZM合金与ZrC_p-W复合材料的真空钎焊连接,分析了钎焊时间对TZM合金与ZrC_p-W复合材料接头界面组织及力学性能的影响.结果表明,钎焊接头的典型界面结构为TZM/Ti（s,s）/Ti₂Ni/（Ti,Zr）C+W（s,s）/ZrC_p-W,钎缝宽度随保温时间的延长而增大,其中Ti（s,s）层的厚度没有变化,Ti₂Ni层厚度略有降低,而扩散层厚度随保温时间的延长稍有增加.当保温时间为10 min时,接头获得最大抗剪强度值120 MPa,接头断裂发生在TZM母材.     

钎料中Ti元素含量对Si3N4/Si3N4接头界面结构及性能的影响

在900℃保温10 min的工艺条件下采用Ti含量不同的AgCu+Ti+nano-Si₃N₄复合钎料（AgCu_C）实现了Si₃N₄陶瓷自身的钎焊连接,并对不同Ti元素含量的接头界面组织及性能进行了分析.结果表明,接头典型界面结构为Si₃N₄/TiN+Ti₅Si₃/Ag_（s,s）+Cu_（s,s）+TiN_P+Ti₅Si_3P/TiN+Ti₅Si₃/Si₃N₄.随着复合钎料中Ti元素含量的增加,钎缝中团聚的纳米Si₃N₄颗粒逐渐减少,母材侧的反应层厚度逐渐增加后趋于稳定.当Ti元素含量高于4%时,钎缝中形成了类似于颗粒增强金属基复合材料的界面组织;当Ti元素含量达到10%时,有少量Ti-Cu金属间化合物在钎缝中形成;钎焊接头的抗剪强度随着Ti元素含量的增加而呈现先增加后降低的变化趋势,当Ti元素含量为6%时接头的抗剪强度达到最高值,即75 MPa.     

Cu75Pt钎料钎焊Ti60与TC4接头界面组织及性能

采用Cu75Pt钎料实现了Ti60钛合金与TC4钛合金的真空钎焊,采用SEM,EDS,XRD分析了钎焊接头显微结构.结果表明,接头典型组织结构为Ti60/Ti2Cu+α-Ti/Ti2Cu/Ti2Cu+Ti3Pt/Ti2Cu/Ti2Cu+α-Ti/TC4.对不同钎焊温度下获得的接头界面组织结构进行了分析,结果表明,随着钎...     

Ni-Ti 钎料高温钎焊TZM晶间渗入行为研究

采用SEM,EDS,XRD和力学试验机等分析测试方法,研究了Ni-Ti钎料对TZM合金钎缝组织和性能的影响。结果表明：Ni-Ti钎料可实现TZM的高温真空钎焊连接。Ni-13.7Ti/TZM界面区,母材中的Mo与钎料中的Ni形成MoNi相,是钎料与TZM形成冶金结合的主要原因。TZM/Ni-44Ti/TZM界面区Ni-44Ti钎料中的Ti与Mo反应,Mo-Ti固溶体,使钎料和TZM形成冶金结合。Ni-44Ti钎料钎焊TZM合金产生严重晶间渗入现象。降低钎料中Ti的含量,晶间渗入和母材溶蚀现象大幅减弱;TZM/Ni-13.7Ti/TZM钎焊接头剪切强度193MPa,TZM/Ni-44Ti/TZM钎焊接头剪切强度167MPa,晶间渗入使钎缝强度降低,降低钎料中的Ti含量,钎焊接头强度提高。     

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.     

Invar合金与Si_3N_4陶瓷钎焊接头界面组织和性能研究

采用Ag Cu Ti活性钎料对Invar合金和Si3N4陶瓷进行钎焊连接,研究了接头界面组织及其形成机制,分析了钎焊工艺参数对接头界面结构和性能的影响。结果表明,钎焊过程中液态钎料中的活性元素Ti与Si3N4陶瓷发生反应,在陶瓷界面形成致密的Ti N和Ti5Si3反应层;同时,Invar合金向液态钎料中溶解,与活性元素Ti反应生成脆性的Fe2Ti和Ni3Ti化合物。钎焊温度和保温时间影响Si3N4陶瓷界面反应层的厚度以及接头中Fe2Ti和Ni3Ti脆性化合物的形成量和分布,这两方面共同决定着接头的抗剪强度。当钎焊温度为870℃,保温15 min时,接头的平均抗剪强度最大值达到92.8 MPa,此时接头的断裂形式呈现沿Si3N4陶瓷基体和界面反应层的复合断裂模式。     

TiAl/Ni基合金反应钎焊接头的微观组织及剪切强度(英文)

以Ti为中间层,对TiAl基金属间化合物与Ni基高温合金进行反应钎焊连接,研究反应钎焊接头的界面微观结构及剪切强度。通过实验发现,熔融中间层与两侧母材反应剧烈,生成连续的界面反应层。典型的界面微观结构为GH99/(Ni,Cr)ss(γ)/TiNi(β2)+TiNi2Al(τ4)+Ti2Ni(δ)/δ+Ti3Al(α2)+Al3NiTi2(τ3)/α2+τ3/TiAl。当钎焊温度为1000°C,保温时间10min时,所得接头的剪切强度最高为258MPa。进一步升高钎焊温度或延长保温时间,会引起钎缝组织中组成相粗化和脆性金属间化合物层的生成,从而导致接头剪切强度的降低。