高体积比SiCp/6063Al复合材料真空钎焊工艺研究

采用Al-25Cu-8.5Si-0.3Y(质量分数/%)急冷钎料对镀镍高体积比SiC_p/6063Al复合材料进行真空钎焊,利用扫描电镜并结合EDS能谱分析对接头组织及断口形貌进行观察和分析,通过剪切试验探讨保温时间对接头剪切强度的影响。结果表明:镀镍层中的Ni元素与钎料中的Al、Cu发生化学反应并生成Al_3Ni_2和Al_3(CuNi)_2金属间化合物,说明6063Al合金/镀镍层/钎料箔三者之间通过相互扩散和溶解形成良好的冶金结合;在温度为550℃、保温30 min的条件下,获得最大的抗剪强度为121.34 MPa;断裂主要发生镀镍层与钎料的结合处,断口整体呈脆性断裂形式。     

SiCp/Al复合材料真空软钎焊接头性能研究

用自主研发的In-48Sn-1Ag新型无铅钎料对镀镍后体积分数为15％的SiCp/6063Al复合材料进行真空钎焊.钎焊温度为180、185、190、195、200℃,保温时间为15、20、25、30 min.通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、物相分析(XRD)及抗剪切强度测试等手段对钎料合金及钎焊接头的组织和性能进行分析.结果表明:钎料合金中主要存在In?Sn4、AgIn2、In3Sn相.接头剪切强度随钎焊温度和保温时间增加先增后降,当钎焊温度为190℃,保温时间为20 min时,钎焊接头的剪切强度最高,达16.61 MPa,此时钎料与复合材料表面的镍层结合最好,断口形貌以脆性断裂为主的脆-韧共存混合断裂.     

镀镍高硅铝合金真空钎焊工艺研究

采用真空甩带方法制备厚为(30～80)μm的Al-20.0Cu-1.0Mg-5.0Si-0.4Ce箔状钎料,用于镀镍高硅铝合金的真空钎焊研究。通过对钎焊接头显微组织、剪切强度等的观察和分析,得到钎焊温度对接头性能的影响规律。结果表明:镀镍高硅铝合金用研制的钎料在真空钎焊条件下可获得致密的接头组织,钎料在镀镍高硅铝表面的润湿铺展性良好。在钎焊温度为530℃、保温30 min的钎焊工艺下,接头的剪切强度值最高,为49.35 MPa。钎料中的部分元素和母材表面的镀Ni层发生化学反应,钎料和母材间形成冶金结合。     

中间层对SiCp/6063Al复合材料电阻点焊接头性能的影响

采用Sn3.0Ag0.5Cu中间层对低体积比SiC_p/6063Al复合材料进行电阻点焊,通过剪切试验以及SEM、EDS和XRD分析Sn3.0Ag0.5Cu中间层和点焊工艺对点焊接头组织及性能的影响。结果表明:Sn3.0Ag0.5Cu作为中间层可有效与母材形成混合熔核,显著改善母材直接点焊后熔核中SiC颗粒偏聚现象,在点焊电压和时间分别为124 V、2.2 s时,接头剪切强度达到100.17 MPa,断裂主要发生在熔核及熔核边缘母材处,断裂形式是以韧性断裂为主的混合断裂。因此,Sn3.0Ag0.5Cu中间层可有效提高低体积比SiC_p/6063Al复合材料电阻点焊接头的结合强度。     

ZrB2-SiC与Inconel600钎焊接头组织及力学性能研究

为研究钎焊温度对接头组织和剪切强度的影响,用Ag-28Cu钎料对ZrB_2-SiC陶瓷与Inconel 600镍基合金进行真空钎焊。结果表明:用Ag-28Cu钎料可获得良好的钎焊接头,接头无明显缺陷;焊缝主要由Ag_(ss)、Cu_(ss)和(Cr,Fe)_7C_3组成;随钎焊温度的增加,剪切强度不断提高;当钎焊温度为840℃、保温5 min时,获得的接头具有最优剪切强度,达到86.6MPa。     

Cu对Sn9Zn-1Al2O3-xCu润湿6061铝合金的影响

研究Cu对Sn9Zn-1Al2O3-xCu(x=0,1.5,4.5,6.0)(质量分数,下同)复合钎料钎焊6061铝合金的影响,用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线能谱分析、维氏硬度计、万能试验机等,对钎料润湿行为、钎焊接头界面组织形貌、接头显微硬度、接头抗剪切强度和断口形貌进行研究,用第一性原理计算界面结构和界面差分电荷密度.结果表明:当Cu的质量分数为4.5％时,大量细小Cu5Zn8相出现在钎料中,Al4Cu3Zn界面固溶层最薄最平坦;相比Sn9Zn-1Al2O3,Sn9Zn-1Al2O3-4.5Cu钎料对6061铝合金的润湿面积提高27.18％;钎料和固溶层硬度分别提高31.05％和28.14％;接头抗剪切强度提高75.6％,抗剪切强度的提高是由于Cu5Zn8相的第二相增强作用;第一性原理计算显示,Sn9Zn-4.5Cu/Al2O3的界面结合更紧密;Sn9Zn-1Al2O3-4.5Cu钎料对6061铝合金的润湿性和钎焊性较佳.     

Ti-28Ni钎料钎焊Ti合金接头组织与性能研究

采用Ti-28Ni钎料对Ti-6Al-3Sn-3.5Zr-0.4Mo-0.75Nb-0.35Si+5%Ti C(体积分数)Ti基复合材料(TMC)进行真空钎焊连接,结合能谱及X射线衍射结果分析接头反应机理,并对钎焊接头显微组织及力学性能进行系统研究。结果表明:在钎焊温度为1 010℃,保温时间为10、20、30 min时,接头组织形貌均匀致密,未发现孔洞、裂纹等缺陷;钎缝主要由Ti2Ni、α-Ti和Ti C颗粒相组成,钎缝内元素扩散良好;在钎焊温度为1 010℃、保温20 min时,接头室温剪切强度高达659MPa,接头剪切断口分析表明断裂方式为准解理断裂。     

铝基复合材料与电子玻璃的低温钎焊工艺研究

用PbO-SiO2-Al2O3系复合片状玻璃钎料,在大气环境下实现SiCp/6063Al复合材料与DM305电子玻璃的连接.用XRD、SEM、EDS和DSC等研究不同保温时间和温度下对焊接接头的影响.结果表明:在一定范围内焊接温度升高和保温时间延长可提高接头强度.SiCp/6063Al复合材料与DM305电子玻璃在钎焊温度为480℃保温30 min时,获得最大剪切强度为7.16 MPa的接头,且满足气密性使用要求.钎焊过程中,钎料中的元素能扩散到母材中,提高接头强度.     

钎焊温度对SiCp/Al复合材料焊接接头组织与性能的影响

采用真空钎焊方法研究钎焊温度对SiC_p/Al复合材料钎焊接头组织性能的影响。选用Al-Cu-Mg系钎料,添加一定量的Ni元素,通过分析钎料金相和测量断裂应变值选择最优钎料,比较不同钎焊温度下接头的金相组织,并对接头的剪切强度进行测试分析。结果表明:当Ni质量分数为3%时,钎料的断裂应变值最高、塑韧性最好,相应的甩带成型性能最好;当钎焊温度从560℃升高到600℃时,SiC_p/Al复合材料接头的剪切强度随温度的升高先增加后降低,在最佳钎焊温度为570℃、保温30 min时,接头剪切强度达到最大值,为40.49 MPa;当钎焊温度超过570℃时,随着钎焊温度的升高,钎料层中金属元素的合金反应加剧,生成的金属间化合物会残留在焊缝中并与周边增强相之间形成弱连接,降低接头强度。     

高速电机转子用AuGe10Ni1.5Cu钎料的研究

针对用作高速电机转子导条及端环材料的高强度CuCrZrRE合金存在"550℃退火软化"的缺陷,采取"真空熔铸+等温轧制+精密轧制"方式制备一种新型的AuGeNiCu钎料。利用差热分析仪、光学显微镜和X-射线衍射仪,结合电阻率、润湿性和力学性能测试,研究轧制对钎料组织及强度的影响,考察Cu含量对其润湿性能的影响。结果显示:钎料AuGe10Ni1.5Cu0.5熔化温度为368~544.4℃,满足550℃以下钎焊温度要求;经过多次轧制后,钎料合金组织显著细化,其强度随轧制箔片厚度减小而提高;钎焊接头电阻率为3.61×10-6Ω·cm,与CuCrZrRE基体形成"等电阻率"接头,当AuGe10Ni1.5钎料所含Cu的质量分数增加至0.5%时,其铺展面积是不加铜钎料的1.67倍,润湿性显著改善;钎料AuGe10Ni1.5Cu0.5与母材CuCrZrRE间的钎焊接头剪切强度约为110.5 MPa,完全满足电机转子服役要求。     

Ti-48Al-2Cr-2Nb合金非晶钎焊接头组织和力学性能研究

用Cu41.83Ti30.21Zr19.76Ni8.19非晶钎料对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金进行真空钎焊连接,利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射以及万能试验机研究接头的显微组织和力学性能。结果表明:在钎焊温度为880、940、970℃,保温时间为600 s下实现了TiAl合金连接,钎缝主要由Ti2Al、AlCuTi、(Ti,Zr)2(Cu,Ni)和α-Ti组成;在一定的保温时间下,增加钎焊温度会导致接头剪切强度先增大后减小;当钎焊温度为940℃、保温时间为600 s,接头的剪切强度达到最大值,为266 MPa。反应层厚度影响接头剪切强度,为更好地控制反应层厚度,建立界面反应层生长动力学方程。     

含Ti，Zr活性钎料真空钎焊蓝宝石／Nb接头结构分析

为了获得气密性良好、高温化学性能稳定和力学性能可靠的钎焊接头,选择纯Nb作为金属基体,使用含Ti和Zr元素的活性钎料真空钎焊蓝宝石与Nb,并采用光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析仪（EDS）分析了蓝宝石／Nb钎焊接头的显微组织和结构。试验研究表明,反应产物中包括Cu,Ti,Zr等元素,Ti和zr与蓝宝石发生反应形成了多元素复杂化合物,从而实现蓝宝石与金属Nb的连接。     

SiC_p/101Al复合材料的氩气保护炉中钎焊

对SiC颗粒增强铝基复合材料SiCp/101Al的氩气保护炉中钎焊工艺及机理进行研究。结果表明,通过优化钎焊工艺参数,获得接头的剪切强度最大值可达90MPa;进一步对钎焊接头进行金相组织观察和钎缝相结构组成分析,钎缝组织致密,未发现有气孔、夹杂和微裂纹等缺陷,钎料和母材之间合金元素存在明显的互扩散,并且母材中有部分SiC颗粒过渡到钎缝之中;接头断口扫描观察显示,接头整体呈现韧性断裂特征。对钎焊接头的强度问题进行讨论。     

钎焊时间对钛/铝基复合材料接头组织及性能的影响

采用Zn-Al钎料实现了TC4钛合金和55%SiCp/Al复合材料的非真空刮涂钎焊。借助扫描电镜和能谱分析等测试手段,分析了接头的显微组织结构。借助电子万能试验机对接头的剪切强度进行了测试。结果表明:接头中复合材料侧界面氧化膜完全消失;当焊接保温时间为5 min,复合材料中的SiC颗粒向钎缝中少量迁移;当焊接保温时间为20 min,复合材料中两种尺寸为10、50μm的SiC颗粒大量向钎缝中迁移;在钛合金侧表面只生成了一种金属间化合物TiAl3相,平均厚为2~10μm;剪切强度测试时试样接头均断裂于钎缝中,最高剪切强度可达163 MPa。     

ZrB2基陶瓷/Ti-6Al-4V合金钎焊接头形成机理与反应层生长规律

采用TiCuZrNi非晶活性钎料对ZrB_2-SiC超高温陶瓷和Ti-6Al-4V合金在880℃钎焊温度下进行钎焊,通过扫描电子显微镜、能谱分析仪和X射线衍射仪对焊接接头界面的反应产物进行系统分析,结合加热、保温和冷却3个阶段深入分析接头形成的机制。结果表明:界面反应产物为β-Ti、(Ti,Zr)_2(Cu,Ni)、TiCu、Ti_2Cu、TiC、Ti5Si3、Ti B和Ti B2。基于扩散理论,建立陶瓷侧反应层生长规律的表达式。     

高硅铝与可伐合金异种材料的钎焊研究

针对高硅铝与可伐合金的异种材料焊接,采用真空钎焊方法探索温度对焊缝质量的影响。钎焊温度从560℃升高到600℃保温时间30 min,试验所用钎料为自制Al基钎料。结果表明:Al基复合材料接头的剪切强度随温度的升高而增加。在5个焊接温度下得到的焊接接头质量相差较大;焊接温度为560℃时接头剪切强度最低为9.5 MPa,焊接温度600℃时接头强度最高为94.6 MPa,焊接温度为560、570、580℃时断口为韧性断裂;焊接温度为590、600℃时断口为脆性断裂;随温度升高,钎料中的元素很好扩散到母材中,并且与母材中元素生成某些增强相,起到强化作用。     

Nb丝增韧TiAl/Ti5Si3基复合材料组织与性能的研究

用真空水冷铜坩埚感应熔炼炉离心浇注工艺和熔模精密铸造技术,制备Nb丝增韧Ti Al/Ti5Si3(Ti-40Al-5Si)基复合材料,对其进行真空退火处理。通过SEM、万能试验机等测试复合材料的显微结构、冲击性能、抗弯性能以及界面层显微硬度的分布情况。结果表明:Nb丝与基体结合良好,复合材料界面层组织为σ相、γ相及T2相,复合材料冲击性能较Ti Al/Ti5Si3基体有较大的提高,抗弯强度较基体下降但Nb丝延缓了其断裂;退火处理后,复合材料界面反应层中合金元素分布更加均匀,显微硬度及冲击性能比铸态时分别增加约7.8%、22.87%。     

选择性激光烧结成型铜基复合材料制件及其性能表征

将Cu粉与Sn Bi58合金粉末、松香粉末混合后进行选择性激光烧结(SLS)成型及脱脂、熔渗等后处理,用扫描电镜及能谱仪(SEM-EDS)、光学显微镜(OM)、热重分析(TGA)、差示扫描量热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)对粉末原材料、烧结试样和熔渗处理后试样的组织形貌、热性能及物相组成进行分析和表征。研究表明,球形度较好、粒径较大的Cu粉激光烧结性能更好,与Sn Bi58颗粒形成较多的烧结颈。Cu基复合材料试样的SLS成型过程为液相烧结机制:激光烧结过程中Cu颗粒不熔化,Sn Bi58合金粉末受热熔化形成液相,润湿、包覆并黏结Cu颗粒。经熔渗处理后,试样中的Cu粉部分转变为表面包覆Sn层的Cu3Sn相,空隙处由金属Bi填充,大幅提高制件的致密性和硬度。     

钢化真空玻璃封接工艺及封接接头性能研究

用自主研发的Sn-0.3Ag-0.7Cu-0.6Ga-0.8Sb低Ag无铅焊料对覆Ag玻璃基板进行真空封接。封接温度为270、280、290、300℃，保温时间为15、20、25、30 min。通过剪切强度测试、气密性测试、扫描电镜观察及EDS能谱分析对钢化真空玻璃封接接头的性能与组织进行分析。结果表明：封接接头依靠焊料合金中的Sn与Ag层中的Ag相互扩散形成冶金结合。封接接头剪切强度随封接温度上升、保温时间延长先增后降，封接温度为290℃、保温20 min时，接头剪切强度最高，为14.01 MPa，此时接头内部的IMC层组织厚度适中，分布均匀，接头断裂位置位于Ag层与玻璃结合部位，封接接头气密性在该封接工艺下达到最佳，为1×10^-9Pa·m³/s。     

Cu-Cr-Sn-Zn-Si-Y合金显微组织及性能研究

用SEM、EDS、TEM等检测手段，研究了Cu-0.59Cr-0.23Sn-0.15Zn-0.02Si-0.02Y合金在形变热处理过程中的组织演变和性能变化规律。结果表明：合金铸态组织中粗大的第二相主要为富Cr相，合金化元素Sn、Zn、Si、Y以弥散形式分布于基体中，经热轧、固溶、冷轧、时效、冷轧、退火处理后，合金内部位错塞积更严重，且部分区域的位错具有一定的方向性。纳米级明暗相间的莫尔条纹为bcc-Cr相，与Cu基体的取向为N-W关系，孪晶配合位错与纳米相的缠结强化作用，使合金的硬度和导电率分别为170.9HV_0.2、73.49%IACS，抗拉强度和断后伸长率分别为568 MPa和11%。