铝基复合材料；真空钎焊；接头强度；断裂分析

采用Al-28Cu-5Si-2Mg钎料，在真空高频感应条件下对SiCp/LY12复合材料进行了钎焊连接。试验结果表明：钎焊温度、保温时间、SiC颗粒的体积分数以及焊后时效处理均会影响SiCp/2024Al复合材料钎焊接头的连接强度：钎缝中有少量SiC颗粒存在，且分布不均匀。在靠近母材处出现贫化区，在钎缝中心两侧有较小的集聚区。SiCp/LY12复合材料钎焊接头的断裂是由于钎缝金属中的SiC颗粒成为裂源，裂纹沿钎缝作低能量撕裂所致。     

SiC颗粒增强铝基复合材料钎焊技术研究

采用Al-28Cu-5Si-2Mg钎料，对SiCp／2024Al复合材料进行真空钎焊连接。试验结果表明：钎焊温度、保温时间、SiC颗粒的体积分数以及焊后时效处理均会影响SiCp／2024Al复合材料钎焊接头的连接强度；钎缝中有少量SiC颗粒存在，且分布不均匀；在靠近母材处出现贫化区，在钎缝中心两侧有较小的集聚区。提高液态钎料对SiC的润湿性，降低连接区的弱连接比例，减少过渡到钎缝的SiC颗粒，都是改善钎焊连接强度的重要途径。     

SiCp/Cu复合材料的真空钎焊

对冷压烧结结合热挤压工艺制备的SiC/Cu复合材料,选用Ti和AgCuTi为钎料,采用不同的工艺进行真空钎焊试验.用金相显微镜和扫描电镜对母材和钎焊接头的剪切断口形貌进行分析,利用电子万能试验机对钎焊接头进行抗剪强度测试,将接头抗剪强度与母材抗剪强度进行对比以评判钎缝质量.结果表明,用Ti为钎料连接SiCp/Cu复合材料的连接状况要优于AgCuTi钎料,且连接温度850℃,保温时间为20 min时,抗剪强度最大为70.5 MPa,与母材抗剪强度相当;随着铜基复合材料中SiCp含量不断增加,钎焊接头室温抗剪强度不断下降,当SiCp含量超过10%时,抗剪强度快速下降.     

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％.     

(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.     

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.     

采用复合钎料加压钎焊70%SiCp/Al复合材料

采用机械球磨的方法制备了Al-Si-xSiC(x为体积分数)复合钎料，采用复合钎料实现了70%SiCp/Al复合材料的加压钎焊连接. 利用SEM和EDS确定了钎缝是由α-Al，Si，SiC，Al₂O₃等相组成. 结果表明，在压力作用下SiC颗粒被固定在钎缝区而使得钎缝区的组织类似于复合材料，钎缝中一定的SiC颗粒可以缓解母材与金属钎料之间的热膨胀系数之差，从而减小了焊接残余应力，可以提高接头的强度，而钎焊施加一定的压力则可促进钎料与SiC颗粒的润湿性. 工艺适当时，接头最高强度达到125.7 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.     

铜基钎料钎焊碳/碳复合材料的组织及强度

用铜基活性钎料对碳/碳复合材料进行了真空钎焊,并对接头的微观组织、形成机理和接头强度进行了试验研究.结果表明,使用铜基活性钎料可以实现碳/碳复合材料的连接,且在试验温度范围内,接头强度随钎焊温度升高呈上升趋势.观察发现,钎料与碳/碳复合材料钎焊接头存在一层较厚的过渡层,性质介于金属与碳/碳复合材料之间.获得这种过渡层对缓和焊接残余应力十分有利,剪切强度试验测试达21 MPa.     

C/C复合材料与TC4钎焊接头的组织与断裂形式分析

在钎焊时间10 min,钎焊温度820～900℃的条件下,采用AgCu钎料对C/C复合材料和TC4进行了钎焊试验.利用扫描电镜、X射线衍射分析仪、EDS能谱分析仪对接头的界面组织及断口形貌进行了研究.结果表明,C/C复合材料与TC4连接接头的界面结构为C/C复合材料/TiC C/TiCu/Ag(s.s) Cu(s.s) Ti3Cu4/Ti3Cu4/TiCu/Ti2Cu/Ti2Cu Ti(s.s)/TC4.由压剪试验测得的接头抗剪强度可知,在钎焊温度850 ℃,保温时间10 min的钎焊条件下,接头获得的最高抗剪强度达到38 MPa.接头的断口分析表明,接头的断裂位置与被连接处碳纤维方向和钎焊温度有关.当碳纤维轴平行于连接面时,断裂发生在复合材料中.当碳纤维轴垂直于连接面时,若钎焊温度较低,断裂发生在C/C复合材料/钎料界面处;若钎焊温度较高,断裂主要发生在C/C复合材料/钎料界面和钎料/TC4界面处.     

Study on vacuum induction brazing of SiCp／LY12 composite using Al-Cu-Si-Mg filler metal

The vacuum induction brazing of SiC paniculate reinforced LY12 alloy matrix composite using Al-28Cu-SSi-2Mg filler metal hus been carried out. The micrograph of the joint integrace was observed by scanning electron microscopy. The joint strength was determined by shear tests. The results show that brazing temperature, holding time, SiC particle volume percentage and post heat treatment influence joint strength. SiC particles happen in the brazing seam and the distribution of SiC particles in the joint is not uniform. Particle-poor zones in the joint exist near the base metal, and particle concentrate zones exist in the center of the brazing seam. In addition, the failure of the composite is predominantly initiated by the rooting of SiC particle in the brazing seam and the micro-crack expanded along the brazing seam with low energy.     

Ultrasonic dissolution of brazing of 55% SiCp/A356 composites

The brazing of 55% SiCp/A356 (volume fraction) composites in air using Zn-Al alloy as a filler metal was investigated.During the brazing process,ultrasonic vibrations were applied to samples for bonding and a significant dissolution of the filler metal into the matrix alloy in the base materials occurred.As brazing temperatures were increased,the thickness of the partial melting layers in the base material increased.SiC particles in the partial melting layer of the base material were transferred into the liquid filler under ultrasonic action and a bond with homogeneously distributed reinforcements was obtained after solidification.The volume fraction of SiC particles in the bonds could be varied by changing the brazing temperature.The maximum SiC particle volume fraction of the bond material reached 37% at a brazing temperature of 500 ℃.The shear strength of the brazed bonds was improved at pressures up to 244 MPa (at 20 ℃) and increased by 133.8% (at 200 ℃) compared with the filler of the Zn-based alloy.     

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。     

AlSiNi钎料感应钎焊铝/钢接头的组织和力学性能

借助润湿试验、热分析等手段分析了AlSi12钎料和AlSiNi钎料的钎焊工艺性.使用扫描电镜、能谱分析、力学性能测试等手段分析了AlSi12，AlSiNi钎料钎焊铝/钢接头的组织形貌、断口形貌、相组成和力学性能.结果表明，AlSiNi钎料对钢的润湿性优于AlSi12钎料，但钎料熔化区间稍有扩大；在焊缝/钢界面处，AlSiNi钎料钎焊接头金属间化合物层的厚度为8.1 μm，比AlSi12钎料钎焊接头金属间化合物更薄，分布也更均匀；AlSiNi钎料钎焊接头中的含Ni金属间化合物塑韧性更好，与母材钢的结合力更强，AlSiNi钎料钎焊铝/钢接头抗拉强度高于AlSi12钎料钎焊接头.     

Microstructure and Property of Cu/Al Joint Brazed with Al-Si-Ge Filler MetalEI北大核心CSCD

Cu/Al brazing has good prospect for applications in the air conditioning and refrigeration industry. A suitable filler metal is the key of Cu/Al brazing. The chemical and physical properties of the filler metal have great influence on the brazing process and parameters. And the strength of the brazing joint is closely related to the properties of the filler metal and the brazing process. While the previous studies have not developed a kind of Cu/Al brazing filler metal which can achieve a tough joint at a low brazing temperature. In this work, the Al-5.6Si-25.2Ge filler metal was first used to braze Cu/Al dissimilar metals, and the melting characteristics of the filler metal, spreading wettability, Cu interfacial structure and strength of brazed joint were investigated systematically. Additionally, the common Zn-22Al filler metal was also used for comparison. The results show that the Al-5.6Si-25.2Ge filler metal possesses low melting temperature (about 541 degrees C) and excellent spreading wettability on Cu and Al base metals. The interfacial structure of Al-5.6Si-25.2Ge/Cu was CuAl2/CuAl/Cu3Al2. The thickness of planar CuAl and Cu3Al2 phases was only 1 similar to 2 mu m, and the thickness of cellular CuAl2 phase was about 3 mu m. The interfacial structure of Zn-22Al/Cu was CuAl2/CuAl/Cu9Al4, but the average thickness of the CuAl2 layer was up to 15 mm. The test results of the shearing strength show that the shearing strength of the Cu/Al joint brazed with Zn-22Al filler metal was only 42.7 MPa, but the shearing strength brazed with Al-5.6Si-25.2Ge filler metal was higher (53.4 MPa).     

填充泡沫Ti/AlSiMg的SiC陶瓷钎焊接头的组织与性能

为丰富SiC陶瓷钎焊所用钎料的设计思路,提出了一种泡沫Ti/AlSiMg新型复合钎料,通过Ti元素的溶入提高钎料与SiC陶瓷之间的界面结合力,利用泡沫Ti与Al基钎料之间的界面反应获得原位增强的钎缝,从而提升接头力学性能. 采用钎焊温度700 ℃、保温时间60 min和焊接压力10 MPa进行SiC陶瓷真空钎焊,利用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射、电子探针和万能试验机对接头组织、成分和性能进行分析,探索泡沫Ti/AlSiMg复合钎料在SiC陶瓷钎焊中的可用性. 结果表明,填充泡沫Ti/AlSiMg复合钎料所得接头结构为SiC/Al/Ti(Al,Si)₃/Ti(Al,Si)₃原位增强Ti基钎缝/ Ti(Al,Si)₃/Al/SiC,断裂发生在铝合金界面层和SiC陶瓷之间,Ti元素的溶入提高了铝合金界面层与SiC陶瓷之间的界面结合力,接头抗剪强度达111 MPa.     

基于熵模型镀锡银钎料钎焊性能的定量表征

以BAg50CuZn钎料和BAg34CuZnSn钎料为基材，采用镀覆扩散组合工艺制备了两类镀锡银钎料，利用综合热分析仪、润湿试验炉、万能拉力试验机测定镀锡银钎料的熔化温度区间、润湿面积及钎焊接头抗拉强度，建立了钎料润湿熵和接头强度熵的数学模型，并与熔炼合金化制备的相同Sn含量的传统钎料进行对比. 结果表明，与相同Sn含量的传统钎料相比，镀锡银钎料的润湿熵值更小、强度熵值略高. 同等Sn含量条件下，镀锡银钎料和传统钎料润湿熵值的变化趋势，与对应钎料在316LN不锈钢表面的润湿面积随Sn含量的变化趋势基本一致，强度熵值的变化趋势与对应钎料钎焊316LN不锈钢接头的抗拉强度随Sn含量的变化趋势几乎吻合；润湿熵和强度熵的模型在一定程度上可定量预测镀锡银钎料的钎焊工艺性和接头力学性能.     

热浸镀锡铜磷钎料的性能

以Cu93P钎料为基体,在其表面热浸镀锡,制备CuPSn钎料,采用扫描电镜、万能力学试验机、显微硬度计、差热分析仪、箱式电阻炉和体视显微镜分析锡镀层的界面形貌,钎料的抗拉强度、显微硬度、熔化温度和润湿性。结果表明：在Cu93P钎料表面热浸镀锡过程中,液态锡与钎料发生了界面反应,生成Cu₆Sn₅金属间化合物,即钎料基体与锡镀层形成良好的冶金结合;随着热浸镀温度的升高和时间的延长,CuPSn钎料的抗拉强度和显微硬度均呈降低趋势,抗拉强度的降低源于界面处产生的Cu₆Sn₅脆性化合物和孔洞,显微硬度的降低源于热浸镀的去应力退火作用;Cu93P钎料表面热浸镀锡可降低钎料的熔化温度,提高钎料的润湿性,Cu93P钎料表面热浸镀5.20%（质量分数）锡之后,Cu88.16P6.64Sn5.20在纯铜板上的润湿铺展面积比基体Cu93P钎料增加43.15%。     

Sn改性Ti-Zr-Cu-Ni钎料的微观组织和力学性能

采用自制Ti-Zr-Cu-Ni-Sn钎料钎焊TA2钛合金,研究了不同Sn元素含量改性Ti-Zr-Cu-Ni钎料的熔化特性、微观组织及物相、润湿及熔蚀性、接头拉伸强度。研究表明,Sn含量增加,Ti-Zr-Cu-Ni-Sn钎料固、液相线温度基本升高,但温度差值基本变窄,可更好地抑制钎焊界面脆性化合物形成。Ti-Zr-Cu-Ni-5Sn钎料组织由Ti、Zr基体和晶体相构成,Sn倾向与Ti、Zr结合形成Ti₂Sn₃、Ti₆Sn₅、Zr₅Sn₃等低熔点共晶相。Sn≤1.5%时,随Sn含量增加,钎料对TA2钛合金的润湿性逐渐变差;继续增加Sn,钎料润湿性改善,添加5%Sn的钎料对基体润湿最佳。添加5%Sn并降低Cu、Ni总量的改性钎料对TA2钛合金熔蚀减弱。相同钎焊工艺下,添加5%Sn接头的强度和塑性均有提升。钎焊温度升高,Ti-Zr-Cu-Ni钎料产生更多强化物相,致接头强度大幅提升,而Ti-Zr-Cu-Ni-5Sn钎料产生的含Sn物相强化作用对接头强度提升有限;相...