Morphology and reaction kinetics of the interface formed by diffusion bonding

采用固相真空扩散连接方法, 在873-913 K保温40-240 min条件下对轧制厚度分别为 20和60 um的Mo和Al箔进行扩散连接. 发现Mo-Al固-固界面反应初生相在Mo箔内部形核进而“破壳”生长的形貌演变模式, 成分分析表明该初生相为Al8Mo3. 初生相“破壳”后,Mo-Al界面上由Mo至Al的产物分布依次是Al8Mo3, Al5Mo和Al12Mo;在913 K保温240 min后, Al8Mo3与Al5Mo间出现Al4Mo相. 界面反应的动力学分析表明, 873-913 K条件下, Mo-Al界面反应初生相孕育期为 52-34.5 min; Al原子在Mo-Al界面新生相内和Mo箔内的扩散指前因子D01和D02分别为4.61 10-2和2.05 10-2 cm2/min, 扩散激活能G Al-1和G Al-2分别为0.98和1.48 eV.     

微米级Mo—Al轧制箔扩散连接界面相的形貌及反应动力学

采用固相真空扩散连接方法,在873-913 K保温40-240 min条件下对轧制厚度分别为20和60um的Mo和Al箔进行扩散连接.发现Mo-Al固-固界面反应初生相在Mo箔内部形核进而"破壳"生长的形貌演变模式,成分分析表明该初生相为AlsMo3.初生相"破壳"后,Mo-Al界面上由Mo至Al的产物分布依次是Al8Mo3,Al5Mo和Al12Mo;在913 K保温240 min后,Al8Mo3与Al5Mo间出现Al4Mo相.界面反应的动力学分析表明,873-913 K条件下,Mo-Al界面反应初生相孕育期为52-34.5 min;Al原子在Mo-Al界面新生相内和Mo箔内的扩散指前因子D01和D02分别为4.61×10-2和2.05×10-2cm2/min,扩散激活能GAl-1和GAl-2分别为0.98和1.48 eV.     

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%。     

Cu和Al箔扩散结合界面相生长行为研究

采用等离子活化烧结方法实现了Cu箔和Al箔的固相扩散结合,考察了673～773K温度范围内界面金属间化合物(IMCs)层的生成过程和生长动力学。结果表明:界面IMCs生成过程主要包括物理接触、IMCs形核、IMCs沿界面相连和IMCs层连续增厚4个阶段;界面主要由Al4Cu9、AlCu和Al2Cu层构成;各层厚度与反应时间的关系均符合抛物线规律,表明IMCs生长动力学由体扩散所控制;各层生长速率常数与反应温度之间满足Arrhenius关系,且整个IMCs界面层以及Al4Cu9、AlCu和Al2Cu各单层的生长激活能分别为80.78、89.79、84.63和71.12kJ/mol。     

Ni对Cu/Al界面冶金反应及组织演变的影响

设计了不同厚度的Ni中间层,采用阶梯式真空扩散连接工艺方法,对Cu/Al的异质复合界面组织形貌及冶金反应进行了研究。利用扫描电镜(SEM)及能谱(EDS),对异质复合界面的微观组织进行了分析,采用剪切试验及显微硬度测试对异质复合界面的结合强度及硬度分布进行了研究。结果表明,Ni中间层可阻止Cu和Al间生成脆性金属间化合物,其中Ni/Al界面生成了明显的两层Al3Ni和Al3Ni2化合物,而Cu/Ni界面出现了明显的元素成分渐变的固溶体相;当添加Ni箔厚度为20μm时,Ni箔刚好消耗完,连接界面无明显缺陷,且界面的剪切强度最高。     

冷轧钢基复合材料界面相的形貌及反应动力学研究

利用SEM、EDS对钢基复合材料的界面形貌特征、界面物相组成及物相析出规律进行研究,并对界面化合物层的厚度进行了测量.在此基础上,分析了钢-铝固-固界面反应物相的形核及生长的演变模式,讨论了界面化合物物相Fe2Al5的生长的动力学机制.结果表明:铝硅合金覆层试样界面化合物层较纯铝覆层试样生长缓慢,化合物相生成与反应活化能值、反应速率常数有关;在723～873 K条件下,化合物层厚度与化合物反应活化能成反比,与反应速率常数成正比,最终获得了金属间化合物相生长动力学模型.     

Reaction-Diffusion Bonding of High Nb Containing TiAl Alloy

采用Al箔作中间层在1200℃/2 h条件下通过反应扩散连接成功实现了高铌TiAl合金(TAN)的焊接,深入研究了接头的界面微观组织结构和连接机理。结果表明:连接过程中Al箔熔化成液相后与高铌TiAl反应在接头中形成了连续的TiAl3化合物层;在高温扩散作用下,TiAl3化合物逐渐转变为γ-TiAl相;最后经焊后热处理形成了γ+α2层片组织。另外,当直接采用高铌TiAl合金的热处理工艺进行焊接时,亦可以获得具有层片组织的接头。     

反应扩散连接高铌TiAl合金(英文)

采用Al箔作中间层在1200℃/2 h条件下通过反应扩散连接成功实现了高铌TiAl合金(TAN)的焊接,深入研究了接头的界面微观组织结构和连接机理。结果表明:连接过程中Al箔熔化成液相后与高铌TiAl反应在接头中形成了连续的TiAl3化合物层;在高温扩散作用下,TiAl3化合物逐渐转变为γ-TiAl相;最后经焊后热处理形成了γ+α2层片组织。另外,当直接采用高铌TiAl合金的热处理工艺进行焊接时,亦可以获得具有层片组织的接头。     

SiC/Ti3Al界面固相反应研究

使用扫描电子显微镜(SEM)、电子能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对经950～1100℃热处理的SiC/Ti3Al平面界面偶界面固相反应层的成分分布、微结构及相组成等进行了分析研究,讨论了SiC/Ti3Al界面固相反应机制,并对热处理过程中反应层成长的动力学过程进行了探讨,获得相应的动力学方程.结果表明,SiC/Ti3Al界面固相反应层主要由TiC、Ti5Si3Cx及Ti2(Al,Si)构成.SiC/Ti3Al界面固相反应的发生归因于TiC和Ti5Si3Cx数值大的负吉布斯自由能变化.SiC/Ti3Al界面固相反应层遵循抛物线生长规律,为扩散控制的反应过程,反应速率常数为:K=1.81×10-5 exp(-259×103/RT),m2/s.     

低合金高强钢热浸镀55Al-Zn-1.6Si-3Mg合金的组织结构研究

对比研究了H420低合金高强钢热浸镀55Al-Zn-1.6Si-3Mg和Q235普碳钢热浸镀55Al-Zn-1.6Si-3Mg界面反应层的组织。运用OM、SEM和EDS对界面反应层显微组织、元素分布、相组成进行分析。结果表明,界面反应层由Fe2Al5相,Fe Al3相和Fe-Al-Si金属间化合物三相构成,保温时间较长时Fe Al3相会破裂、溶解。根据能谱分析并结合相图推断了Fe-Al-Si化合物的种类,H420/GL+3%Mg界面反应层出现了τ3相、τ4相、τ5相、τ8相、τ1 0相,Q235/GL+3%Mg界面反应层出现了τ1相、τ5相、τ6相、τ8相、τ10相、τ11相。     

坯料对箔轧加工硬化的影响

通过分组试验,着重阐述了不同供坯方式(热轧和铸轧)和化学成分(Fe、Si含量)对箔轧加工硬化的影响,并简要分析了产生这种差异的原理。     

双零铝箔市场容量及高精铝箔

20 0 3年全世界铝箔产量约为 2 3 0 0kt,其中美国、中国、德国和日本是全球年铝箔产量超过 10 0kt的四个国家。据预测 ,2 0 0 7年中国将成为世界第一大铝箔国。 1999～ 2 0 0 2年 ,中国消费的铝箔中双零箔仅占 17.65 % ,2 0 0 2年美国的与中国的大致相当。高精铝箔与双零铝箔的市场容量都有限 ,但其消费数量会逐年增加     

铝箔皱折缺陷的分析

介绍了铝箔生产过程中皱折缺陷的形貌、分布,分析了皱折产生的原因,探讨了减少皱折缺陷的措施。     

铝箔轧机升级改造

通过改造铝箔轧机的喷淋系统及相关部件,并在轧机出口处加装板形检测辊,使轧机功能得到明显改善,开机率显著提高,提高了铝箔带的板形质量,提高了轧制速度,增加了产量.     

镀银铜箔平行微隙电阻焊接头组织与性能

研究了0.1 mm厚镀银铜箔与纯铜箔平行微隙电阻焊接头的微观组织和力学性能,分析了不同参数对接头力学性能的影响,利用扫描电子显微镜对典型接头界面处的微观组织特征进行了分析. 结果表明,焊点连接面处组织致密;连接面由富银相和富铜相组成的两相区和只有富铜相的单相区组成,焊接温度达到了银的熔点,其连接机理与钎焊类似;试验所用参数范围内,焊点的最大剪切抗力达到了59 N,焊接功率和焊接时间对焊点性能的影响较大,而电极压力的影响较小.     

宽幅高速铝箔轧机轧制铝箔面残留油的原因及其预防

介绍了宽幅高速铝箔轧机轧制铝箔过程中，箔面残留油对产品质量的影响，探讨了箔面发生残留油的原因及其改进措施。