铝/石墨超声波辅助活性钎焊技术

采用Sn5Ag8Ti活性钎料,分别在真空下和采用超声波辅助钎焊技术在大气下对铝和石墨进行了钎焊,研究了超声波作用时间对钎料润湿母材与接头强度的影响,并从微观上与真空钎焊的接头形貌对比,研究了超声波作用下钎料在母材表面形成的微射流作用。结果表明,超声波作用2 s时钎料完全润湿铝,超声波作用6 s时,钎料完全润湿石墨,而且随着超声波作用时间的增加,钎料在母材上润湿的面积逐渐增大,钎焊接头的剪切强度也逐渐增强,超声波作用10 s时剪切强度达到最大值16 MPa。     

Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni钎焊钼的钎缝组织分析

采用Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni非晶钎料真空钎焊钼,获得Mo/Mo钎焊接头,研究钎焊过程液态钎料与母材的相互作用. 结果表明,液态Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni钎料与钼发生扩散–溶解,即母材钼向钎料中的溶解和钎料组分向母材的扩散. 随钎焊温度的升高,钼向钎料中溶解量增加,凝固后钼主要固溶在Ti基固溶体内;随钎焊温度的升高,发生钎料组分向母材晶间的扩散,当温度为900 ℃时,发生显著的晶间渗入现象. 为得到良好的钎焊接头,避免母材过量溶解和晶间渗入的发生,Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni钎料真空钎焊钼温度不宜高于900 ℃.     

关于铝钎焊冶金过程的一个问题

讨论了钎焊温度下铝钎焊钎缝的冶金过程:1.Al母材溶入钎料首先从晶界处开始,由于液态钎料的均匀化,Si渗入了晶界;2.液态钎料中的Si向母材Al晶粒中扩散形成α相。     

A PROBLEM ON METALLURGICAL PROCESS DURING ALUMINUM BRAZING——Wish to Discuss with Mr. CHEN Genbao and Others

讨论了钎焊温度下铝钎焊钎缝的冶金过程:1.Al母材溶入钎料首先从晶界处开始,由于液态钎料的均匀化,Si渗入了晶界;2.液态钎料中的Si向母材Al晶粒中扩散形成α相。     

钛合金仿莲房特征芯体夹层结构钎焊组织与性能

针对TC4钛合金仿莲房特征芯体与面板钎焊工艺,采用TiZrCuNi钎料,开展了钎焊工艺研究,并分析了主要钎焊工艺参数对钎焊界面组织和夹层结构力学性能的影响。结果表明：钎焊温度920℃,保温时间90min时, TC4钛合金仿莲房特征芯体夹层结构钎焊后界面焊合率良好,界面显微组织为均匀针状α组织和界面金属间化合物,夹层结构平压强度均值为15.14MPa。钎焊保温时间对TC4钛合金仿莲房特征芯体钎焊界面显微组织影响显著,当钎焊保温时间较短时(15min),钎料熔化后,液态钎料中Cu和Ni元素与母材反应时间较短,钎料中Cu和Ni向母材中的扩散反应不充分,钎缝区局部Cu和Ni元素富集导致Cu和Ni元素含量超过共晶成分点,钎焊保温结束后液态钎缝凝固时发生共晶反应,生成块状金属间化合物,钎焊界面主要为含有块状金属间化合物的凝固钎料组织和针状α组织;随着钎焊保温时间的增加,液态钎料中Cu和Ni元素与母材反应时间增加,钎料中Cu和Ni元素向母材中扩散反应深度显著增加,从而Cu和Ni元素在液态钎料中的含量显著降低,元素含量小于共晶成分点,钎焊保温结束后液态钎缝凝固时Cu和Ni元素固溶于β相中,避免大量块状金属化合物生成,随后β相向α相的固态相变时,共析反应生成针状α相,在针状α组织界面处生成金属间化合物。钎焊时间保温时间从15min升至90min时,由于钎焊界面金属间化合物减少,TC4钛合金仿莲房特征芯体夹层结构的平压强度逐渐增加。     

钛合金仿莲房芯体夹层结构钎焊界面组织与性能

针对TC4钛合金仿莲房特征芯体与面板钎焊工艺,采用TiZrCuNi钎料开展了钎焊工艺研究,并分析了主要钎焊工艺参数对钎焊界面组织和夹层结构力学性能的影响。结果表明:钎焊温度920℃,保温时间90min时,TC4钛合金仿莲房特征芯体夹层结构钎焊后界面焊合率良好,界面显微组织为均匀针状α组织和界面金属间化合物,夹层结构平压强度均值为15.14 MPa。钎焊保温时间对TC4钛合金仿莲房特征芯体钎焊界面显微组织影响显著,当钎焊保温时间较短(15 min)时,钎料熔化后,液态钎料中Cu和Ni元素与母材反应时间较短,钎料中Cu和Ni向母材中的扩散反应不充分,钎缝区局部Cu和Ni元素富集导致Cu和Ni元素含量超过共晶成分点,钎焊保温结束后液态钎缝凝固时发生共晶反应,生成块状金属间化合物,钎焊界面主要为含有块状金属间化合物的凝固钎料组织和针状α组织;随着钎焊保温时间的增加,液态钎料中Cu和Ni元素与母材反应时间增加,钎料中Cu和Ni元素向母材中扩散反应深度显著增加,从而Cu和Ni元素在液态钎料中的含量显著降低,元素含量小于共晶成分点,钎焊保温结束后液态钎缝凝固时Cu和Ni元素固溶于β相中,避免大量块状金属化合物生成,随后发生β相向α相的固态相变时,共析反应生成针状α相,在针状α组织界面处生成金属间化合物。钎焊保温时间从15 min升至90 min时,由于钎焊界面金属间化合物减少,TC4钛合金仿莲房特征芯体夹层结构的平压强度逐渐增加。     

放电电压对Cu/Al管磁脉冲-半固态复合辅助钎焊质量的影响

针对Cu/Al管连接,提出磁脉冲-半固态复合辅助钎焊新工艺。基于LS-DYNA对钎焊过程进行多物理场仿真分析,研究不同电压下半固态钎料流变规律及管壁受力情况。采用Zn-15Al钎料进行钎焊试验,考察了接头的力学性能及显微组织。结果表明:当二次放电电压为7 k V时,钎料与母材实现了良好的冶金结合,接头铝侧区域形成α-Al和金属间化合物CuZn_5,钎料层则出现α-Al、富锌相以及CuZn_5,铜侧区域形成大约4μm的扩散层、锯齿状三元相Al_(4.2)Cu_(3.2)Zn_0. 7以及α-Al和花状CuZn_5。拉伸测试结果表明接头强度高于Al母材,磁脉冲-半固态复合辅助钎焊新工艺能实现Cu/Al管的有效连接。     

Al-60Si合金低温超声波辅助钎焊接头微观组织与力学性能

采用SnAgCu钎料对Al-60Si合金进行了超声波辅助低温钎焊,发现Ag元素可以与Al元素结合形成一层Ag2Al,促进钎料对母材的润湿和溶解.研究了钎焊温度及超声波作用时间对接头力学性能与微观组织的影响.结果表明,随着钎焊温度的升高,钎缝中的硅颗粒平均质量分数随之增加,由焊接温度240℃时的1.11％提高至钎焊温度3...     

钎焊技术在铝制品中的应用

铝钎焊是利用熔点比母材低的材料作为钎料,经加热后,钎料熔化,焊件不熔化,利用液态铝钎料来润湿母材,填充接头间隙并与母材相互扩散,将焊件紧密牢固的连接在一起.铝及铝合金的钎焊问题是近年来研究较多、发展较快的研究领域之一.综述了铝合金钎焊的特点、铝及铝合金钎焊方法的技术发展现状以及钎焊技术在铝制品中的应用.     

铝合金表面液态钎料声致铺展前沿氧化膜行为的研究

超声波钎焊技术始于上世纪30年代末,它无需钎剂即可实现铝合金、铝基复合材料、钛合金、陶瓷等难润湿材料的连接,被普遍认为是替代钎剂钎焊最有前途的方法。钎料/母材润湿界面氧化膜的去除是超声波钎焊中的一个主要问题,氧化膜的残留将严重影响钎焊质量。本文针对铝合金表面液态钎料声致铺展前沿往往存在氧化膜残留的问题,采用实验与模拟相结合的方法分析了氧化膜残留的特征、原因,并提出相应的消除措施。本文的研究工作对提高超声波涂覆、表面金属化以及超声波钎焊的质量具有重要意义。     

超声辅助电阻钎焊中爆破现象的形成与消除（英文）

使用两步超声波钎焊方法及其相关装置,采用Al-Si-Mg钎料对6063铝合金进行超声辅助电阻钎焊。研究爆破现象以及超声波的方向、时间和焊接接头几何形状对爆破现象的影响。结果表明:在高电流密度、高热量和相互作用力的共同作用下,液态钎料发生了爆破现象。超声波的方向和时间以及焊缝几何形状对爆破现象有显著影响。当超声波时间不小于6s时,可以去除母材表面的氧化膜,消除爆破现象。提出描述爆破形成和消除的模型,且通过改变超声时间和焊接接头几何形状来控制爆破现象。     

BNi6+9％ Cu复合钎料真空钎焊纯铁的组织分析

采用BNi6+9％Cu复合钎料真空钎焊纯Fe,研究了不同钎焊工艺对焊接接头组织的影响.通过金相试验、扫描电镜及能谱仪等设备观察了接头钎缝形貌,分析了组织成分.结果表明:BNi6+9％Cu钎料真空钎焊纯Fe,当钎焊温度较低时,由于钎料中添加熔点较高的Cu元素及母材Fe的溶解,钎料流动性下降.由于钎料外置,液态钎料填缝过程中与母材的动态冶金作用使不同钎缝处的成分不同,则对接头组织的有较大的影响.钎缝头部反应剧烈,扩散区中柯肯达尔孔洞较多,且在Ni-P金属间化合物中容易形成裂纹;而在钎缝尾部金属间化合物呈岛状,两侧孔洞明显减少,未发现裂纹.综合分析,BNi6+ 9％Cu复合钎料真空钎焊纯铁在钎焊温度950℃、钎焊间隙30μm的钎焊工艺下,能够得到流动性好、柯肯达尔孔洞和裂纹较少的钎焊接头.     

超声辅助电阻钎焊6063铝合金接头显微组织的演变

近年来,由于超声波独特的理化效应,在焊接过程中被广泛采用,在电阻钎焊过程中施加超声波能获得优质接头,但对于其机理还鲜有研究。本研究采用超声辅助电阻钎焊方法实现Zn-2Al钎料与6063铝合金的连接,研究了声场及电场对接头微观组织演变的影响。结果表明,钎焊过程中施加超声振动能够有效促进钎料与母材形成有效连接,减少缺陷从而形成良好冶金性结合的钎焊接头,且钎缝层微观组织更加均匀细小。另外,超声功率和电流强度均对钎焊过程的溶蚀有显著影响,随着超声功率,母材的溶蚀加剧,钎缝中Al含量增加,共析α-Al相增多;而随着电流的增大,初晶α-Al相增多。     

INTERFICIAL ACTIVITY BEHAVIOR OF FLUX DURING ALUMINUM BRAZING

用金相、扫描电镜及电子探针方法研究了铝钎焊过程中含CdCl_2或ZnCl_2钎剂的活性机制。结论表明,钎剂的活性产生于反应析出的液态重金属与母材及钎料润湿,从而生成局部无氧化膜的液态合金。ZnCl_2析出大片液态合金与母材润湿,而CdCl_2析出分散点滴状液态Cd与母材润湿。实验表明,反应析出的重金属最终夹杂在焊点之中。钎焊温度愈低,重金属夹杂的尺寸愈大。     

高体积分数SiC颗粒增强铝基复合材料的超声波钎焊

研究了大气条件无钎剂作用下,SiC颗粒体积分数为55%的SiCp/A356 复合材料的超声波辅助钎焊的性能,在焊接过程中采用了Zn-Al钎料,研究结果表明,当超声波作用时间为0.5 s时,在钎料与复合材料界面处大部分位置氧化膜仍然连续.当超声波作用时间增加到5 s时,焊接接头区域的氧化膜完全消失,有一些铝枝晶从母材向Zn-Al合金中生长,使Zn-Al合金能够完全润湿复合材料基体合金,形成良好的冶金结合.并且随着超声振动时间的延长,液态Zn-Al合金能够逐渐润湿复合材料表面裸露的SiC增强相颗粒,接头的剪切强度由0.5 s的54.3 MPa增加到5 s的155.6 MPa,和母材的剪切强度接近(159.9～178.1 MPa).     

铝制油冷器真空钎焊接头熔蚀行为研究

对铝制油冷器进行真空钎焊实验,采用金相分析方法研究了钎焊接头的熔蚀行为,并进行了理论分析。结果表明:在设定钎焊温度630℃,实际钎焊温度627℃,保温时间4min时,铝制油冷器翅片与隔板T型接头圆角处发生严重的熔蚀行为,其实质是钎料和母材之间发生过分的相互作用,母材大量溶解进钎料中,被溶解的母材的位置被液态钎料冷却重凝出来的α-Al组织占据,温度越高,钎料体积越大,保温时间越长,越易发生熔蚀。     

奥氏体不锈钢-铜钎料钎焊界面反应行为分析

针对电弧钎焊奥氏体不锈钢时,易产生裂纹的问题,采用316LN不锈钢母材和多种铜基钎料,研究了电弧钎焊、炉中钎焊和真空钎焊316LN不锈钢和铜基钎料时的界面反应行为.结果表明,电弧钎焊条件下钎料对母材的润湿性随着电流的加大而提高,钎料沿母材晶界的扩散不明显,在电流较高时母材局部熔化,且易形成沿晶界裂纹.炉中钎焊过程中钎料沿母材晶界扩散明显,但不易形成裂纹;真空钎焊过程中钎料沿母材晶界扩散显著,形成较厚的界面层,但无裂纹出现.较大的焊接热应力以及钎料沿母材晶界扩散造成的晶界弱化是形成界面裂纹的必要条件.     

溶解钎焊时Cu在Cu-Ag及Cu-P合金钎料中的溶解行为(英文)

研究溶解钎焊条件下母材Cu在Cu-Ag及Cu-P合金钎料中的溶解行为。测量了在800～920℃的温度范围内铜箔在Cu-P和Cu-Ag合金中的溶解厚度。推导并计算出Cu在这两种合金钎料中的溶解速度常数存在如下关系:kCu-P(T)=10kCu-Ag(T)。结果表明,采用溶解钎焊工艺时在相同条件下液态Cu-P合金对母材Cu的溶解量大于Cu-Ag合金的。由于溶解钎焊工艺在一个热循环内具有反应时间短和温度变化快的特点,因此Cu在液态钎料中快的溶解反应速度是实现溶解钎焊的根本原因。同时,P元素与Ag元素相比具有加速溶解母材的作用,是实现溶解钎焊必不可少的合金元素。研究了合金元素的添加对焊接接头力学性能的影响,提出了获得良好力学性能的钎料成分设计原则。     

复合玻璃钎焊高体分SiC_p/6063Al的工艺及性能研究

使用Pb O-B_2O_3-Zn O体系非晶玻璃钎料和Pb Ti O_3晶体混合组成的复合玻璃钎料,在空气中实现了60vol%Si C_p/6063Al复合材料的钎焊连接,辅助以母材的阳极氧化和复合玻璃钎料的热压烧结工艺优化了钎焊效果。通过DSC、XRD、SEM和EDS等分析手段,研究了温度、保温时间对钎焊接头的影响。结果表明:母材的阳极氧化、钎焊温度的升高和保温时间的延长一定程度上可以提高接头的强度。当钎焊温度450℃,保温时间30 min时,使用复合玻璃焊片对表面阳极氧化后的母材进行钎焊连接,获得的钎焊接头压剪强度为33 MPa。在钎焊过程中母材的氧化膜溶解于钎料,同时Al元素微量扩散,形成与母材结构相似的焊缝。     

超声作用下Sn-Ag-Ti(-Al)活性钎料在石墨表面的铺展行为

研究了锡基活性钎料在多孔石墨表面的润湿铺展过程,采用高速摄像机对超声波作用下钎料铺展过程的外部特征进行了捕捉,结合超声波在石墨表面传播特性以及钎焊接头界面微观形貌,对超声波作用下锡基活性钎料在石墨表面铺展过程进行了详细描述,分析了超声波在铺展过程中起到的作用,研究了影响钎料铺展的因素。结果表明,在钎焊过程中加以超声波辅助,能实现活性钎料在石墨表面的铺展。与刚性基体不同的是超声波在石墨表面振幅衰减很快,这使得超声波作用下的声致铺展作用在石墨表面很难进行,但随着石墨表面的孔洞被钎料填充,振幅衰减逐渐减小,声致铺展作用逐渐加强,在超声波功率足够大的情况下,液态钎料可以在石墨表面铺展。钎料表面氧化膜是阻碍钎料铺展的关键因素,通过施加超声波可去除钎料表面氧化膜促进钎料铺展。