TiC增强Cf/SiC复合材料与钛合金钎焊接头工艺分析

采用Ag-Cu-Ti-（Ti＋C）混合粉末作钎料,在适当的工艺参数下真空钎焊Cf/SiC复合材料与钛合金,利用SEM,EDS和XRD分析接头微观组织结构,利用剪切试验检测接头力学性能.结果表明,钎焊后钎料中的钛与Cf/SiC复合材料发生反应,接头中主要包括TiC,Ti3SiC2,Ti5Si3,Ag,TiCu,Ti3Cu4和Ti2Cu等反应产物,形成石墨与钛原位合成TiC强化的致密复合连接层.TiC的形成缓解了接头的残余热应力,并且提高了接头的高温性能.接头室温、500℃和800℃高温抗剪强度分别达到145,70,39 MPa,明显高于Cf/SiC/Ag-Cu-Ti/TC4钎焊接头.     

Cf/SiC复合材料与Ti合金的Ag-Cu-Ti-TiC复合钎焊

以Ag-Cu-Ti-TiC复合钎料为中间层,在适当的工艺参数下真空钎焊Cf/SiC复合材料与Ti合金.利用SEM、EDS和XRD分析接头的微观组织结构,利用剪切实验检测接头的力学性能.结果表明:钎焊时,借助液态钎料,复合钎料中的Ti与Cf/SiC复合材料反应,在Cf/SiC复合材料与连接层界面形成Ti-Si-C、Ti-Si和少量TiC化合物的混合反应层;复合钎料中的Cu与Ti合金中的Ti发生互扩散,在连接层与Ti合金界面形成不同成分的Cu-Ti化合物过渡层;钎焊后,形成TiC颗粒强化的致密复合连接层,TiC的加入降低了接头的残余热应力,Cf/SiC/Ag-Cu-Ti-TiC/TC4接头的剪切强度明显高于Cf/SiC/Ag-Cu-Ti/TC4接头的.     

(Ag-Cu-Ti)+(Ti+C)复合钎料钎焊Cf/SiC复合材料与TC4钛合金

Ag-Cu-Tj复合钎料中加入Ti粉和石墨碳粉作为中间层,在适当的工艺条件下真空钎焊Cf/SiC复合材料与TCA.利用SEM,EDS,XRD分析接头微观组织,利用剪切试验检测接头力学性能.结果表明:钎焊时,复合钎料中的Ti与Cf/SiC复合材料反应,在Cf/SiC复合材料与连接层界面形成由Ti3、SiC2相、Ti5Si3相和少量TiC化合物组成的混合反应层.复合钎料中的Cu与Ti合金中的Ti发生互扩散,在连接层与Ti合金界面形成不同Ti含量的Cu-Ti化合物过渡层.钎焊后,连接层中Ti和石墨碳反应形成的TiC微粒均匀分布在复合连接层中,缓和了接头的热应力.当连接温度为910℃,保温时间为25 min时,可得到接头剪切强度为145 MPa.     

C_f/SiC复合材料与钛合金Ag-Cu-Ti-C_f复合钎焊

采用Ag-Cu-Ti-Cf(Cf:碳纤维)复合钎料作中间层,在适当的工艺参数下真空钎焊Cf/SiC复合材料与钛合金,利用SEM,EDS和XRD分析接头微观组织结构,利用剪切试验检测接头力学性能.结果表明,钎焊时复合钎料中的钛与Cf/SiC复合材料反应,在Cf/SiC复合材料与连接层界面形成Ti3SiC2,Ti5Si3和少量TiC化合物的混合反应层.复合钎料中的铜与钛合金中的钛发生互扩散,在连接层与钛合金界面形成不同成分的Cu-Ti化合物过渡层.钎焊后,形成碳纤维强化的致密复合连接层.碳纤维的加入缓解了接头的残余热应力,Cf/SiC/Ag-Cu-Ti-Cf/TC4接头抗剪强度明显高于Cf/SiC/Ag-Cu-Ti/TC4接头.     

Cf/SiC复合材料与钛合金(Ti-Zr-Cu-Ni)+W复合钎焊分析

在适当的工艺参数下,用(Ti-Zr-Cu-Ni)+W复合钎料真空钎焊Cf/SiC复合材料与钛合金,采用SEM,EDS和XRD分析接头组织结构,利用剪切试验检测接头的力学性能.结果表明,钎焊时复合钎料中的钛、锆与Cf/SiC复合材料反应,在Cf/SiC复合材料与连接层界面生成Ti3SiC2,Ti5Si3和少量TiC(ZrC)化合物的混合反应层,在连接层与钛合金界面形成Ti-Cu化合物扩散层.增强相钨粉能有效缓解接头的残余热应力,提高接头力学性能,在连接温度930℃,保温时间20 min的工艺条件下,增强相钨粉含量为15%(体积分数)时,接头抗剪强度最高为166 MPa.     

Cf/SiC复合材料与钛合金(Ti-Zr-Cu-Ni)+W复合-扩散连接

采用(Ti-Zr-Cu-Ni)+W复合钎料作为连接层,在连接温度930℃,保温时间5min的工艺参数下真空钎焊Cf/SiC复合材料与钛合金.利用SEM,EDS和XRD分析接头微观组织结构,利用剪切试验测试接头力学性能.结果表明,钎焊时复合钎料中的钛、锆与C/SiC复合材料反应,在Cf/SiC复合材料与连接层界面生成Ti3SiC2,Ti5Si3和少量TiC(ZrC)化合物的混合反应层,连接层的铜、镍与钛合金中的钛发生相互扩散,在连接层与钛合金界面形成Ti-Cu化合物过渡层.对钎焊接头进行900℃,保温60 min扩散处理后,连接层组织达到均一化,母材TC4合金侧过渡层增厚.扩散处理后接头强度为99 MPa,较钎焊接头强度65 MPa提高了52％.     

SiC陶瓷真空钎焊接头界面结构及机理分析

采用Ti-Zr-Ni-Cu钎料对SiC陶瓷进行了真空钎焊,研究了SiC陶瓷真空钎焊接头的界面显微组织和界面形成机理.试验中采用扫描电子显微镜(SEM)对接头组织进行了观察,并进行了局部能谱分析.结果表明,接头界面产物主要有TiC,Ti5Si3,Zr2Si,Zr(s,s),Ti(s,s)+Ti2(Cu,Ni)和(Ti,Zr)(Ni,Cu)等.接头的界面结构可以表示为:SiC/TiC/Ti5Si3+Zr2Si/Zr(s,s)/Ti(s,s)+Ti2(Cu,Ni)/(Ti,Zr)(Ni,Cu).钎焊过程分为五个阶段:钎料与母材的物理接触;钎料熔化和陶瓷侧反应层开始形成;钎料液相向母材扩散、陶瓷侧反应层厚度增加,钎缝中液相成分均匀化;陶瓷侧反应层终止及过共晶组织形成;钎缝中心金属间化合物凝固.在钎焊温度960℃,保温时间10 min时,接头抗剪强度可达110 MPa.     

SiC陶瓷真空钎焊接头界面结构及机理分析

采用Ti-Zr-Ni-Cu钎料对SiC陶瓷进行了真空钎焊,研究了SiC陶瓷真空钎焊接头的界面显微组织和界面形成机理.试验中采用扫描电子显微镜(SEM)对接头组织进行了观察,并进行了局部能谱分析.结果表明,接头界面产物主要有TiC,Ti₅Si₃,Zr₂Si,Zr(s,s),Ti(s,s)+Ti₂(Cu,Ni)和(Ti,Zr)(Ni,Cu)等.接头的界面结构可以表示为:SiC/TiC/Ti₅Si₃+Zr₂Si/Zr(s,s)/Ti(s,s)+Ti₂(Cu,Ni)/(Ti,Zr)(Ni,Cu).钎焊过程分为五个阶段:钎料与母材的物理接触;钎料熔化和陶瓷侧反应层开始形成;钎料液相向母材扩散、陶瓷侧反应层厚度增加,钎缝中液相成分均匀化;陶瓷侧反应层终止及过共晶组织形成;钎缝中心金属间化合物凝固.在钎焊温度960℃,保温时间10 min时,接头抗剪强度可达110 MPa.     

Cu-Ti-C反应复合-扩散连接Cf/SiC复合材料和TC4钛合金接头的组织结构

用Cu粉、Ti粉、石墨粉组成的混合粉末连接Cf/SiC陶瓷基复合材料和TC4钛合金,采用X射线衍射、扫描电镜和能谱仪对接头组织结构进行分析.结果表明:在Cu-(15～30)Ti(ω,%)粉末中加入适量石墨粉作钎料,经900～950℃、5～30 min真空钎焊,获得了完整的原位合成TiC增强的复合接头.通过在连接层中原位合成一定体积分数TiC可以明显降低接头热应力.钎料石墨颗粒中的C元素和液相连接层中Ti元素发生相互扩散,形成了残余石墨颗粒周围的TiC反应层和分布在连接层中的TiC颗粒.反应速率主要受C元素由石墨颗粒向液相连接层的扩散速率所控制.     

AgCuTi-Al钎焊C_f/SiC与TC4接头分析

采用AgCuTi-Al混合粉末作为中间层,在适当的工艺参数下真空钎焊Cf/SiC复合材料和钛合金,利用扫描电镜,能谱仪和X射线衍射对接头的微观组织结构进行分析,利用剪切试验测定接头的力学性能.结果表明,在钎焊过程中,钎料中的钛与Cf/SiC复合材料中的基体SiC,碳纤维发生反应,在Cf/SiC复合材料侧形成了TiC,T...     

NbCr2/ Nb合金高温力学行为

在800～1200℃的变形温度,0.001～0.1 s~(-1)的应变速率条件下对通过机械合金化+热压工艺制备的成分为Nb-22.5Cr的NbCr_2/Nb合金进行了高温压缩试验,研究了合金的高温力学行为,并通过透射电子显微镜观察分析了合金的变形机制。结果表明:NbCr_2/Nb合金的峰值强度随着变形温度的升高,应变速率的降低而下降。基体Nb的变形机制主要为位错的滑移;而NbCr_2的变形机制是通过层错、孪晶、不全位错等方式进行。     

Effect of quenching on magnetostriction and microstructure of melt-spun Fe83Ga17 alloy

The effect of quenching on magnetostriction and microstructure of melt-spun Fe₈₃Ga₁₇ ribbons was investigated. The results show that magnetostriction of ribbons is greatly improved by heat treatment and the value of λ of ribbons reached nearly −2300 ppm after annealed at 700 °C for 3 h. The XRD analyses reveal that the microstructure of melt-spun Fe₈₃Ga₁₇ alloy ribbons was changed after heat treatment and the transition of A2 + DO₃ → A2 + DO₃ + DO₁₉ occurred at 700 °C for the ribbons. The magnetostriction of Fe₈₃Ga₁₇ ribbons is influenced by the emergence of DO₁₉ structure and the increase of ordered degree, and the variation of crystallinity of A2 phase is also related to the magnetostriction of Fe₈₃Ga₁₇ ribbons.     

Investigation of residual stress effects in an alloy reinforced ceramic/metal composite

This study aims at investigating the thermal expansion behavior and internal residual strains in metal reinforced ceramic matrix composites (CMCs). A variety of Al₂O₃/A356 CMCs composites with an interpenetrating network structure and varying metal content, ranging from 10 to 40 vol.%, were produced using the pressure infiltration technique of Squeeze casting. Values of coefficients of thermal expansion (CTEs) were found to vary significantly with temperature, indicating an influence of the flow characteristics of the metal. Comparisons are made with well known methods for predicting CTEs values of metal/ceramic composites. The overall strain was found to increase with temperature and scaled proportionally with the metal content of the composite. Comparisons were also made with non-infiltrated porous ceramic preforms and a pure metallic sample. The uniform heating and cooling curves for the composite samples were found to exhibit hysterisis. Residual stress analysis and failure simulation were performed based on thermomechanics and the finite element method (FEM). This analysis is often utilized for the analysis of stress distribution or deformation of a structure. High angle X-ray and CTEs mismatch equation analysis were utilized to analyze the residual stresses at the ceramic/metal interface of the Al₂O₃/A356 composites. The relationship of residual stresses and the contact area of the ceramic/metal interface are also discussed.     

Structure and shape memory effect in a Ni54Mn25Ga20Gd1 alloy with a high transformation temperature

Ni₅₄Mn₂₅Ga₂₀Gd₁ (at.%) alloy with a high transformation temperature has been obtained by substituting 1 at.% Gd for Ga in a ternary Ni₅₄Mn₂₅Ga₂₁ shape memory alloy. The microstructure and phase transformations in the Ni₅₄Mn₂₅Ga₂₀Gd₁ alloy have been investigated by SEM, TEM, XRD and DSC. The results show that the microstructure of the Ni₅₄Mn₂₅Ga₂₀Gd₁ alloy consists of matrix and hexagonal Gd (Ni,Mn)₄Ga phase, and martensitic transformation start temperature (M_s) is 491 K. The compressive strength and the compressive strain are about 958 MPa and 16%, respectively. The complete recovery is obtained from the Ni₅₄Mn₂₅Ga₂₀Gd₁ alloy as the pre-strains are no more than 3%. The maximum shape memory strain is achieved in Ni₅₄Mn₂₅Ga₂₀Gd₁ alloy with pre-strain of 4%, and the shape memory strain and recovery ratio are 1.9% and 87.5%, respectively. The two-way shape memory effect is also observed in Ni₅₄Mn₂₅Ga₂₀Gd₁ alloy.     

凝固速度对Ni47Ti44Nb9铸态合金组织和织构的影响

对比研究了Ni₄₇Ti₄₄Nb₉合金快冷铸锭和慢冷铸锭的宏、微观组织和织构特点,分析了凝固速度对组织和织构的影响机理。采用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)观察了微观组织,采用X射线衍射(XRD)分析了织构。结果表明,铸态Ni₄₇Ti₄₄Nb₉合金具有<113>方向的择优生长取向;凝固速度对Ni₄₇Ti₄₄Nb₉合金铸态组织和织构的形成具有重要影响,快速冷却条件下获得均匀的树枝晶组织,铸锭的横、纵截面均形成{113}织构,慢速冷却条件下形成具有特定方向的柱状树枝晶,纵截面织构以{113}<361>、{113}<332>和{113}<141>为主;凝固过程中热量方向性传导造成的树枝晶定向生长是影响合金铸态组织和织构形成的主要原因。     

高速撞击Ti44Ni47Nb9合金相变行为及力学性能研究

针对TiNi基合金在空间使役环境可靠性评价的迫切需求,开展高速撞击TiNi基合金马氏体相变、微观组织结构及力学性能研究。采用火药炮对Ti_(44)Ni_(47)Nb_9进行高速撞击,撞击速度为1020m/s,并对高速撞击后Ti_(44)Ni_(47)Nb_9合金3个不同方向的结构与性能进行测试。结果表明,沿撞击方向没有发生相变,与撞击方向呈45°和垂直于撞击方向的相变峰均向低温区偏移。弹坑底部以及侧壁出现大量裂纹,在TiNi基体中发现马氏体板条,同时在β-Nb粒子和TiNi基体中观察到大量位错。弹坑附近的硬度最高,随着与弹坑距离的增加,硬度降低,这可能是由于加工硬化及撞击能量分布不均匀而引起的。     

Cu-25Sn-10Ti活性钎焊SiO2f/SiO2复合材料与Invar合金

采用Cu-25Sn-10Ti钎料钎焊SiO_2f/SiO₂复合材料与Invar合金,研究了界面组织结构及其形成机理,分析了不同钎焊保温时间下界面组织对接头性能的影响.结果表明,在钎焊温度880℃,保温时间15 min的工艺参数下,接头在SiO_2f/SiO₂复合材料侧与Invar合金侧均形成了连续的界面反应层,界面整体结构为Invar合金/Fe₂Ti+Cu(s,s)+(Ni,Fe,Cu)₂TiSn/Cu(s,s)+Cu₄₁Sn₁₁+CuTi/TiSi+Ti₂O₃/SiO_2f/SiO₂复合材料.在钎焊温度一定时,随着保温时间的延长,复合材料侧TiSi+Ti₂O₃反应层厚度逐步增加,Fe₂Ti颗粒逐步呈大块状连续依附其上,接头强度先增大后减小.当钎焊温度880℃,保温时间15 min时,接头室温抗剪强度达到11.86 MPa.     

SiO2f/SiO2复合材料表面碳活化辅助钎料润湿机理

针对SiO_2f/SiO₂复合材料钎焊中存在表面钎料润湿性差、难以获得有效接头的难题,提出一种表面碳活化辅助钎料润湿的方法.利用PECVD方法低温原位在复合材料表面制备极薄的碳活化层,以辅助活性钎料在其表面铺展润湿.研究表明采用该方法可在400℃/15 min条件下即可在SiO_2f/SiO₂表面制备出碳活化层,且复合材料表面形貌无变化.润湿结果表明碳活化层的引入显著改善了Ag-Cu-Ti钎料在复合材料表面的润湿性,860℃/10 min下润湿角从131°降至27°.碳活化层主要借助碳与活性元素良好的亲和力活化了复合材料表面状态,进而促进活性钎料在其表面铺展润湿.