AgCuTi合金钎焊单层立方氮化硼砂轮

为研制我国新一代单层钎焊CBN(立方氮化硼 )磨料砂轮 ,尝试Ni-Cr和Ag -Cu-Ti两种活性钎料 ,在真空炉中钎焊。试验结果表明 ,Ni-Cr合金钎料对CBN磨料不浸润 ,钎焊后CBN磨料全部脱落 ;而Ag -Cu -Ti合金钎料对CBN则表现出良好的浸润性并将CBN牢牢钎焊住。借助扫描电镜、X射线能谱和X射线衍射对界面微区组织的分析研究表明 ,钎焊过程中Ag -Cu -Ti合金钎料中的Ti向CBN磨料界面富集 ,并与CBN磨料表面的N和B元素反应生成TiN和TiB ,这是实现Ag -Cu -Ti合金钎料与CBN磨料高结合强度的关键因素。断口形貌的分析研究表明 ,CBN与Ag -Cu -Ti合金钎料间的断口发生在Ag -Cu -Ti合金钎料层 ,说明CBN磨料与Ag -Cu -Ti合金钎料的结合强度已超过了Ag-Cu -Ti合金钎料本身强度。最后将研制出的单层钎焊CBN磨料砂轮与传统电镀CBN砂轮进行了重负荷磨削对比试验 ,钎焊砂轮表现出明显的优势     

Ag-Cu-Ti合金制备技术及钎焊应用综述

介绍了Ag-Cu-Ti活性钎料的主要制备方法,常用的Ag-Cu-Ti活性钎料及熔化温度,Ag-Cu-Ti钎料钎焊各种陶瓷与陶瓷或陶瓷与金属,Ag-Cu-Ti活性钎料钎焊金刚石、石墨、玻璃、立方氮化硼、复合材料的应用研究进展及Ag-Cu-Ti活性钎料的改性研究。     

高温钎焊立方氮化硼界面微结构

以Ag-Cu-Ti合金为钎料采用真空钎焊的方法在优化的钎焊温度和时间下，实现了立方氮化硼(CBN)与砂轮基体的牢固连接。运用扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)及X射线粉末衍射仪(XRD)对连接界面的微观组织以及CBN表面生成物的三维形貌、化学成分、物相结构进行了综合分析。结果表明，钎料中的元素Ti向CBN表面扩散富集，生成了针状TiB2和TiN，在磨粒与钎料界面形成化学冶金结合，这是CBN与Ag-Cu-Ti钎料间有良好浸润性和高结合强度的主要原因。磨削对比试验表明钎焊CBN砂轮比电镀CBN砂轮具有更高的磨粒把持强度。     

活性元素Ti在CBN与钎料结合界面的特征

通过扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪研究了Ag-Cu-Ti钎料中的活性元素Ti在钎料与立方氮化硼（CBN）磨粒高温钎焊结合界面的扩散现象，并运用动力学分析对界面反应层的生长过程及反应激活能进行了探讨。结果表明：钎焊过程中，钎料中的活性元素Ti明显向磨粒侧扩散偏聚并发生化学反应，实现了磨粒与基体材料的牢固结合；钎焊CBN磨粒表面生成的TiB2和TiN化合物形貌接近平衡状态下生长的理想形貌；界面反应层在钎焊温度1153K～1193K，保温时间5min～20min之间依据抛物线生长法则所得扩散激活能值表明其生长过程主要受新生TiN影响。     

真空钎焊金刚石界面碳化物的形貌

采用Ni-Cr、Ag-Cu-Ti和Ti-Zr-Ni-Cu等钎料分别对单晶金刚石与基体进行真空钎焊。SEM、EDS和XRD等分析结果表明,在一定的钎焊温度、时间及真空度下,金刚石与所有钎料均形成化学冶金结合,在不同钎料界面形成的碳化物的种类、数量和形貌分布却显著不同;Ni-Cr合金钎料在界面处形成片状的Cr3C2和针状Cr7C3;Ag-Cu-Ti钎料则生成不连续分布块状TiC,Ti-Zr-Ni-Cu生成的是呈鹅卵石状连续分布的TiC。     

CuNiSnTi钎料钎焊立方氮化硼界面产物分析

采用扫描电镜、能谱仪、微区X射线衍射仪研究了CuNiSnTi活性钎料钎焊立方氮化硼(c-BN)界面产物的微观结构和形成机理,并运用动力学分析了界面反应产物的生长过程及反应激活能.结果表明,钎焊过程中CuNiSnTi钎料对c-BN具有良好的润湿性,钎料与c-BN发生化学反应,实现c-BN与钢基体的可靠连接;钎料与c-BN界面处生成Ti-N和Ti-B化合物新相,形成了钎料/TiN/TiB/TiB₂/c-BN的结构形式;在钎焊温度1323~1398 K,保温时间5~20 min之间依据抛物线生长法则指出界面处产生的化学反应和原子间的相互扩散是促使界面反应层形成与生长的主要因素及形成机理.     

SiC陶瓷与TiAI合金的真空钎焊

采用Ag-Cu-Ti钎料对常压烧结的SiC陶瓷与TiAl金属间化合物进行了真空钎焊,并对接头的微观组织和室温强度进行了研究。结果表明,利用Ag-Cu-Ti钎料可以实现SiC与TiAl的连接;接头界面具有明显的层状结构,即由Ti-Cu-Si合金层、富Cu相与富Ag相的双相层和Ti-Al-Cu合金层组成;在1173K和10min的钎焊条件下,接头室温剪切强度达到173MPa。     

TiN颗粒增强AgCuTi合金钎焊CBN磨粒的界面微结构

向Ag-Cu-Ti合金中加入TiN颗粒组成复合钎料.在加热温度920 ℃和保温时间5 min的工艺下进行立方氮化硼(CBN)磨粒与45#钢基体的连接实验.运用三维视频显微镜、扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪分析TiN颗粒、Ag-Cu-Ti合金、CBN磨粒和钢基体之间的结合界面的微观组织结构.结果表明:加入的TiN颗粒在结合剂层中分布均匀、致密,且显著细化了结合剂层(复合钎料层)显微组织,提高了结合剂层的显微硬度;加入TiN颗粒后仍可确保结合剂层与钢基体之间的良好结合;复合钎料对CBN磨粒有好的润湿性,TiN颗粒未对CBN磨粒与结合剂层的界面化学反应造成负面影响,实现了对CBN磨粒的牢固连接.     

钎焊金刚石膜的试验研究及机理分析

针对金刚石膜钎焊问题,采用粉末冶金法制备的Ag72-Cu28-Ti(1-5)钎料片,对金刚石膜与硬质合金进行了真空钎焊试验。在真空度<5×1012-2Pa,850℃×10min工艺条件下,实现了金刚石膜与硬质合金的钎焊连接。用扫描电镜、电子探针及X射线衍射区研究了金刚石膜与活性钎料界面,揭示了钎焊界面的形成机理。在钎焊温度下,液态Ag-Cu-Ti钎料合金中的活性成分β-Ti与金刚石膜表面的C具有较强的亲和力,通过吸附、扩散和化学反应,在金刚石膜表面出现了类金属TiC层,在以Ag-Cu共晶合金为基的钎料作用下,实现了金刚石膜与支撑体硬质合金钎焊连接。金刚石膜钎焊接头的四点弯曲强度测试表明,在文中的钎焊工艺参数下,钎料中Ti含量1％-3％时,其钎焊接头平均强度>300MPa。     

稀土La改性Ag-Cu-Ti钎料的显微组织和力学性能

系统研究了钎焊CBN工具用稀土元素La改性Ag-Cu-Ti钎料合金的熔化温度、微观组织、显微硬度及钎料与45钢基体钎焊接头抗剪强度.结果表明,稀土元素La对Ag-Cu-Ti钎料合金的熔点影响很小,但是可以促进钎料的合金化,提高其合金化程度,稀土La加入量不超过0.5%(质量分数)时可以改善Ag-Cu-Ti钎料合金的微观组织,使金属间化合物分布更加均匀,提高Ag-Cu-Ti钎料合金的显微硬度,还可以明显改善钎料与45钢基体的钎焊接头抗剪强度.     

Microstructural characterization of diamond/CBN grains steel braze joint interface using Cu–Sn–Ti active filler alloy

In order to develop the new generation superhard abrasive tools of diamond and cubic boron nitride (CBN), the brazing joint experiments of diamond/CBN crystals and AISI 1045 steel matrix using Cu–Sn–Ti active filler powder alloy were investigated in vacuum furnace. The brazing temperature was 930 °C and the dwelling time was 20 min. Interfacial characteristics of the brazing joint among the diamond/CBN grains, the active filler layer and the steel substrate were analyzed using scanning electron microscopy, energy dispersive spectroscopy and X-ray diffraction techniques. The results indicated that Ti element in the Cu–Sn–Ti alloys diffused preferentially to the surface of diamond/CBN grits to form a Ti-rich reaction layer in the brazed joints by microanalyses. Moreover, the TiC, TiN and TiB₂ phases in diamond/CBN interface and Cu–Ti phase in steel interface were confirmed by X-ray diffraction phase analysis. The wetting and bonding reactions on diamond/CBN by melting Cu–Sn–Ti alloy were realized through the interfacial reaction products like TiC, TiN and TiB₂ compounds during the brazing process. The adhesive strength experiments of the joint interfaces revealed that the grains were not pulled out from the bond interface. The reliable bonding strength of brazed diamond/CBN grains to the steel substrate can meet the application requirements of high efficiency machining in the industrial field.     

TLP bonding of alumina ceramic and 5A05 aluminum alloyusing Ag-Cu-Ti interlayer

In order to join alumina ceramic to 5A05 aluminum alloy and obtain the excellent airtightness of joints whose maximum service temperature is 623 K,transient liquid phase (TLP) bonding technique was investigated using Ag-Cu-Ti alloy as interlayer.The wetting experimental results confirm that Ti can react with alumina ceramic at 833 K by adding 2 wt.% Ti in Sn.But during bonding alumina ceramic and 5A05 aluminum alloy with Ag-Cu-Ti interlayer at 833 K,Ti preferentially reacts with Al and there is no reaction layer on alumina ceramic/Ag-Cu-Ti interface,which finally results in a poorly airtight joint.     

Ni-Cr钎料钎焊镀钛CBN界面微观结构分析

采用Ni-Cr钎料真空钎焊镀钛CBN磨粒和45号钢。用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪综合分析镀钛CBN磨粒的焊后形貌，磨粒与Ni-Cr钎料连接界面的微观结构和钎焊后磨粒表面的生成物。发现:钎焊过程中Ni-Cr钎料沿钛镀层爬升，对磨粒浸润性良好。焊后CBN磨粒出露部分的钛镀层在Ni原子的扩散下转变为Ni-Ti金属层。而在钎料包埋处，磨粒的钛镀层在钎焊过程中与CBN、Ni-Cr钎料相互扩散反应，生成了一层以NiTi和Ni_0.3Ti_0.7N为主的中间层，实现镀钛CBN磨粒和Ni-Cr钎料的冶金结合。      

Interfacial reaction between cubic boron nitride and Ti during active brazing

Thermodynamic and reaction process analyses were performed to understand the joining characteristic during high temperature brazing between cubic boron nitride (CBN) grit and a silver-base filler alloy containing Ti as an active element. Experimental information on the microstructure of the brazed joint, the composition of the interface, and the shape of the compounds formed on the surface of the grit was obtained by scanning electron microscopy, energy-dispersive x-ray, and x-ray diffraction. The results indicate that Ti in the molten filler alloy facilitated good wetting between the solid CBN crystals and braze filler alloy. The transition layer formed by the interaction of TiN and TiB₂ was one of the key factors in joining the CBN and steel substrate.     

Ag-Cu-Ti活性钎料热力学分析

在陶瓷与金属的活性钎焊连接技术中，Ag—Cu—Ti合金是研究和应用最多的钎料之一。合金组元Ti的活度是影响钎料／陶瓷界面反应的关键因素，对钎料与陶瓷的润湿性和连接能力起着重要的作用。作者借助热力学对Ag—Cu—Ti活性钎料进行了热力学分析，重点分析了Ti的热力学活度及其与组分浓度之间的关系，计算了各组分之间的相互作用参数。分析和计算结果表明，Ti的活度随着Cu含量的增加而减小，随着Ag含量的增加而增大；Ag与Ti之间存在较大的排斥作用，两者的相互作用参数为32．83kJ／mol；而Cu与Ti之间存在强烈的吸引作用，其相互作用参数为-16．14kJ／mol；Ag—Cu—Ti合金中添加某些与Cu的结合力大、与Ti的结合力小、且与合金组元不形成高熔点化合物或脆性相的合金元素，有利于提高合金中的Ti活度。     

石墨电极-铜导线低温钎焊连接方法

设计一种石墨中温活性金属化和低温软钎焊方法,实现电导率传感器中石墨电极与漆包铜导线异质材料连接. 通过采用Ag-Cu-Ti合金焊膏实现对石墨表面进行真空活性金属化,再采用Sn-Ag合金药芯焊丝低温钎焊石墨金属层与漆包铜导线;利用金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪对石墨金属层、石墨金属层/无氧铜反应界面的微观组织、相组成和元素扩散进行了分析,用万能拉伸机对石墨-无氧铜钎焊接头结合强度进行了测定. 结果表明,Ag-Cu-Ti合金焊膏在石墨表面作用明显,生成TiC化合物组成的反应层;留在石墨表面的钎料层,厚度约为60 μm;Sn-Ag合金钎料与石墨金属层润湿良好,润湿角为16°,中间反应层以Ag₃Sn金属间化合物为主;钎料与金属导线结合层由Cu₃Sn(ε相)和Cu₆Sn₅(η相)组成,钎焊接头抗拉强度为39 MPa,力学性能满足石墨电极与漆包铜导线连接可靠性的相关需求.     

金刚石工具真空钎焊钎料的适应性

应用真空钎焊技术，分别采用含有强碳化物形成元素Cr、Ti的BNi2、BNi7及自制的CuSnNiTi钎料试制了单层金剐石圆锯片，在一定的钎焊温度、时间及真空度下，金刚石与钎料及基体之间均可形成化学冶金结合，但结合的状况及锯切性能随钎料的不同而改变。试验证实自制的CuSnNiTi钎料钎焊温度低，焊接时金刚石的热损伤小，钎料与金剐石有很好的润湿性。不仅基体对金刚石有较高的把持力而且钎料与所切割的石材有很好的适应性。     

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.