过渡层对铝/钢FSB接头性能和组织的影响

通过镀覆镍及Ni/Cu复合过渡层,采用锌作为钎料,对工业纯铝和低碳钢板进行了搅拌摩擦钎焊(FSB)连接. 对焊接接头进行了拉剪和抗撕裂试验,并与无任何过渡层接头进行了对比. 用扫描电镜及能谱对接头界面形貌和微观组织进行了分析,研究分析了过渡层对铝/钢FSB接头力学性能和微观组织的影响. 结果表明,过渡层能有效阻止脆性Al-Fe金属间化合物的生成,增加了接头抗撕裂载荷强度,提高接头的力学性能.     

非晶Cu-P钎料钎焊接头形成过程

通过对非晶Cu-P钎料不同钎焊温度下钎焊接头的研究,分析了非晶钎料与普通晶态钎料在钎焊过程中的不同.结果表明,非晶钎料的钎焊过程由液相产生前的固相扩散阶段液相流动铺展阶段以及液相产生后的固相扩散阶段组成.由于非晶钎料中原子的扩散能力比晶态钎料强,所以非晶钎料的"前扩散阶段"(固相扩散阶段)过程较为充分;在钎料熔化阶段,非晶钎料生成的液相比例较晶态钎料少,钎焊时用于固相扩散阶段时间较长,因此表现出更多的扩散焊特性.     

超声振动和直流电耦合作用对润湿行为的影响

采用平衡润湿测试法研究了270 ℃时,施加超声振动和直流电耦合作用对液态Sn钎料在Cu基体上润湿行为的影响。通过对润湿平衡曲线的测量发现：超声和直流电耦合作用能显著改善Sn钎料的润湿性,随着超声功率和电流强度的增加,最大平衡润湿力也随之增加。对润湿过程中界面微观结构的观察结果显示,超声和直流电耦合作用增强了Cu基体在熔融Sn钎料中的溶解,促进了界面金属间化合物的析出。利用有限元软件对液态Sn钎料内部的声压分布进行模拟,发现最大声压发生在超声探头的端部。在超声振动和直流电耦合作用下,界面析出金属间化合物时所产生的化学驱动力以及超声和直流电作用引起钎料内部强烈的对流作用共同促进了三相线的移动,从而改善了钎料润湿性。     

铜对镍铬硼硅系钎料性能的影响

本文研究了铜对低硼、低铬镍基钎料工艺性能的影响。试验结果表明，在降低镍基钎料中硼、硅元素的同时加入适量的铜可以使钎料的熔点基本不变。由于铜的加入，增大了钎缝中固溶体比例、减少了钎缝组织中的化合物，接头的ＭＢＣ值明显增大，使钎焊接头对钎焊间隙的敏感性降低。随着钎料中铜含量的增加，钎料及其钎焊接头的耐蚀性相应增强。但是，铜的加入对接头的热强性有不利的影响。     

Cu元素在纯铝基体中的扩散行为研究

制备了Al—Cu共晶合金钎料，以纯铝棒料为基体采用对接接头进行了真空钎焊。使用SEM和EDS对Cu元素的扩散现象进行观察，初步研究和讨论了不同钎焊温度和保温时间条件下Cu元素在基体中的扩散效果和最终产物。实验结果表明：钎焊温度过低、保温时间过短时，Cu元素在基体内部尚未能充分扩散，在基体晶界上严重偏析，生成Al—Cu相中最脆的θ相(Al2Cu)。提高钎焊温度和保温时间有利于提高Cu元素在Al基体中的扩散效果，但过高的钎焊温度又导致θ相的重新出现。选取最佳的钎焊工艺参数才能获得良好的钎缝质量。     

超声作用下Ni/Sn/Ni钎焊界面金属间化合物的演变

对比研究了超声作用和无超声作用下Ni/Sn/Ni钎焊界面金属间化合物的形成和演变规律。结果表明,无超声作用时,Ni/Ni_3Sn_4界面较为平直且致密,而Sn/Ni_3Sn_4界面被液态Sn钎料逐渐溶解而呈扇贝状,并且有少量Ni_3Sn_4分布在焊缝中。其次,界面金属间化合物(intermetallic compound, IMC)层厚度与时间呈抛物线关系,Ni_3Sn_4的生长受体扩散的控制。超声作用下,声空蚀作用使得界面Ni_3Sn_4发生溶解而形成很多沟槽,甚至在界面IMC的局部区域出现了"neck"状连接,重新为母材Ni原子向钎料的溶解打开了通道,在声流的辅助作用下促进母材的溶解。随着超声时间的增加,声空化作用将界面"neck"状连接的细长的Ni_3Sn_4晶粒打碎而进入焊缝,使得界面IMC逐渐减薄。进入焊缝的Ni_3Sn_4进一步在空化作用下溶解和破碎,最终大量细小的Ni_3Sn_4均匀分布在焊缝中。     

快速凝固Al-Si-Cu基钎料的性能

利用单辊急冷设备，制得了厚度为70～100μm的三种Al-Si-Cu薄带钎料。根据DTA测定结果，该快冷钎料液相线降低3～5℃。快冷钎料与普通钎料的润湿性和接头抗拉强度测定结果表明，快冷钎料润湿系数提高20％，抗拉强度提高30％。分析钉料和钎焊接头的微观组织可以发现，快冷钎料晶粒尺寸在0．6μm以下，元素分布均匀，在钎焊过程中与母材扩散性能好，有利于提高润湿性和接头抗拉强度。采用快速凝固制备薄带钎料，不仅工艺简单，且可获得性能更优良的钎料，并可用于开发新颖钎料。     

铜磷非晶箔带钎料的制备及性能研究

利用液态单辊急冷法和传统铸造技术分别制备出成分相同的Cu68.5Ni15.7P6.5Sn9.3非晶箔带钎料和普通钎料,制得的非晶铜磷钎料箔带成型性良好,对折180°不断。将两种钎料在四种钎焊温度(660、670、680和690℃)和三种保温时间(5、10和15min)下与紫铜进行真空钎焊,借助DTA、XRD进行分析。结果表明,制备的非晶箔带钎料与相同成分的普通钎料相比,前者熔点低于后者;在同一钎焊条件下,前者润湿性优于后者。     

功率超声对Cu/Sn体系溶解行为的影响

_{摘要: 本文采用浸没法研究了在523K、553K和573K的温度下有无超声作用Cu/Sn体系的溶解行为。实验发现超声波作用下Cu丝在熔融Sn中的溶解速率是无超声作用的6.79~24.106倍。结合有限元模拟的方法分别从超声波空化效应、微射流效应和声流效应等角度出发解释这一现象。研究结果表明,空化泡坍塌瞬间会在Cu/Sn界面的局部产生1500K左右的高温,不但提高了Cu在Sn液中的固溶度极限,而且使“微点”区域Cu发生熔化；微射流效应能减薄金属间化合物(IMC)层厚度和改变其形貌,增加了原子扩散的通道；声流效应会产生搅拌作用,将Cu/Sn固液界面前沿的溶质Cu原子不断推向Sn液内部,使溶质原子溶度一直低于饱和溶解度。综合以上各方面的因素使得超声波作用下固体Cu在Sn液中溶解量和溶解速率显著增大。}     

激光气体渗氮工艺对TC4钛合金表面性能的影响

钛合金属于粘性材料,易发生粘着磨损,为提高钛合金件作为摩擦副使用时的寿命,需提高钛合金表面硬度及耐磨性。利用连续激光器在TC4合金表面进行激光气体渗氮,生成金黄色的氮化层。用SEM、EDS、XRD分析试样渗氮层的微观组织、元素分布以及物质组成。结果表明,经激光气体渗氮后在TC4表面生成了以Ti N为增强相的改性层,并且在未渗氮区有黑色粉末状Ti N生成。表层由氮化层、热影响区及母材组成。渗氮层与基材发生冶金结合,结合强度高,不易剥落。随着激光功率的提升,渗氮层厚度及硬度都有所增加。当功率为1 200 W时,钛合金表面渗氮层最高硬度超过1 800 HV0.3,渗氮层厚度也最大。在氮气流量为10 L/min时整个渗氮层中氮元素的含量相对较高。经过激光气体表面渗氮后渗氮层的摩擦系数较基体材料摩擦系数有明显降低,耐磨性更好。