Ga2O3对Ag30CuZnSn药芯银钎料钎缝组织及钎焊接头性能的影响

向Ag30CuZnSn药芯银钎料药粉中添加Ga₂O₃，研究了Ga₂O₃对Ag30CuZnSn药芯银钎料钎缝组织的影响及钎焊接头性能的影响. 结果表明，微量Ga₂O₃可以显著提高Ag30CuZnSn药芯银钎料的润湿铺展性能且可以减少药芯中钎剂的添加量. Ga₂O₃添加量为0.4%（质量分数）时，钎料润湿铺展性能和钎焊接头抗剪切强度达到最佳值. 这是因为Ga₂O₃属于表面活性物质，可以显著降低熔融钎料和母材之间的界面张力，从而提高了钎剂粉末的去膜效果，进而提高银钎料的润湿铺展性能. 药芯银钎料基体及钎缝组织主要由以CuZn相为主的固溶体、银基固溶体和铜基固溶体构成. 火焰钎焊时，添加0.4%Ga₂O₃（质量分数）时作用效果最佳，钎缝组织的细化与钎着率的提高(钎着率提高至95%以上)使得钎焊接头抗剪强度提高了11%以上，钎焊接头断口组织的形貌证明了上述结果.     

铝合金/铜/不锈钢接触反应钎焊及晶界渗透行为分析

在AI/Cu接触反应钎焊接头中易出现晶界渗透.为此,通过6063铝合金,镀铜层/1Cr18Ni9Ti不锈钢的接触反应钎焊获得晶界渗透形貌,并对晶界渗透机理进行了初步探讨.结果表明,Al/Cu之间的晶界渗透现象十分显著,在接触反应钎焊温度为570℃,保温时间为60 min时,晶界渗透深度达到了200μm左右;原子向晶界扩散是产生晶界渗透的必要条件,但不是充分条件,产生晶界渗透的关键因素在于晶界与基体原子互扩散通量不等,促使空位向晶界迁移,大量空位向晶界迁移的结果造成晶界出现极其微小的沟槽直至产生细微裂纹,在毛细管力作用下,共晶液相被吸入显微沟槽,从而形成晶界渗透;1Cr18Ni9Ti不锈钢一侧界面反应层由Fe-Al金属间化合物构成,与之相邻区域主要含Cu-Al金属间化合物,焊缝组织由Al-Cu共晶及大块状铝的固溶体组成.

Abstract：

Grain boundary penetration behavior occurs easily in the AI/Cu contact reactive brazing. In this paper, the mechanisms of formation and evolution of grain boundary penetration were investigated when contact reactive brazing between 6063 Al Alloy and 1Cr18Ni9Ti stainless steel was conducted using Cu as interlayer. The results show that the grain boundary penetration phenomenon is prominent. Grain boundary penetration depth was up to 200 μm when the brazing temperature was 570℃ and holding time was 60 min. The diffusion of atom into grain boundary was not sufficient but necessary for forming of grain boundary penetration. The key factor to induce grain boundary penetration was non-equilibrium diffusion of atom between the grain boundary and base metal, which led to crystal lattice expanding, and promoted the vacancy transferring into grain boundary, and resulted in a thin groove. And then, microcracks were formed in the grain boundaries, the eutectic liquid was sucked into the groove by capillary force, and finally grain boundary penetration was created. The interface reactive layer consisted of FeAl intermetallics (IMCs) in the side of ICr18Ni9Ti, the adjacent zone was Cu-Al IMCs, welded seam zone was composed of Al-Cu eutectic structure and large blocked Al sohd solution.     

基于田口法的高硅铝合金超高旋转速度搅拌摩擦焊接工艺优化

超高旋转速度搅拌摩擦焊借助超高旋转速度摩擦热量实现了薄板高硅铝合金的连接,这一方法大大降低了搅拌摩擦焊接的轴向力,减小了焊接变形,对焊接薄板铝合金具有独特的优势。文中以焊缝成形质量和焊接接头抗拉强度作为响应值,基于田口法对影响焊接质量的主要焊接工艺参数(旋转速度、焊接速度和下压量)进行试验设计,优化高硅铝合金超高旋转速度搅拌摩擦焊工艺。结果表明,焊接速度和下压量是显著影响因素,最优焊接工艺参数焊接速度为60 cm/min,旋转速度为14 000 r/min,下压量为1.8 mm。这一工艺条件下高硅铝合金超高旋转速度搅拌摩擦焊接接头的最大抗拉强度为129 MPa,达到母材高硅铝合金抗拉强度的97%。     

Ti(C,N)与45钢钎焊接头组织及力学性能

以不同厚度的铜箔、镍箔作为缓解接头残余应力的中间层材料，在钎焊温度820℃，保温时间20min的工艺参数条件下对Ti（C，N）基金属陶瓷与45钢进行了钎焊试验。结果表明，无论是采用铜箔还是镍箔，当其厚度从100μm增加到300μm时，接头三点弯曲强度上升趋势平缓；由于铜箔在钎焊过程中大量溶解，削弱了钎料与Ti（C，N）基金属陶瓷的化学相容性，降低了界面结合力，从而严重制约了接头强度的提高；使用镍箔的突出特点表现在具有较高的界面强度，与施加铜箔的钎焊接头相比强度显著提高，但其缓解接头残余应力的效果不如铜箔，在靠近钎缝的Ti（C，N）基金属陶瓷一侧易引发残余应力集中现象。     

6063铝合金接触反应钎焊接头组织及晶界渗透行为研究

采用Cu箔及Cu箔-Mg粉-Cu箔作为反应层材料,在特定的工艺参数条件下,对6063铝合金进行了真空接触反应钎焊试验,初步分析探讨了钎缝微观组织结构和晶界渗透现象.研究结果表明,单层Cu箔形成的钎缝组织由α-Al固溶体和CuAl2金属间化合物构成,晶界渗透现象较为严重;使用Cu箔-Mg粉-Cu箔形成的接头组织由Al(Mg,Cu)固溶体、CuAl2二元金属间化合物、复杂三元金属间化合物及Al2MgO4构成,接触反应层中加入Mg粉,晶界渗透出现滞后现象.     

CeO2对Ag30CuZnSn药芯银钎料润湿性能及钎焊接头组织与性能的影响

向Ag30CuZnSn药芯银钎料中添加CeO2,研究CeO2对Ag30CuZnSn药芯银钎料的润湿铺展性能和钎焊接头性能的影响,探索CeO2对药芯银钎料润湿铺展性能和钎缝组织的作用机理.研究结果表明:药芯钎剂粉末中加入CeO2能提高Ag30CuZnSn药芯银钎料的润湿铺展性能,CeO2添加量达到0.3％(质量分数,下同)时,对药芯银钎料的改进效果最佳.理论分析认为这是因为高价态的CeO2具有氧化作用,可与T2紫铜表面的Cu2 O发生氧化反应生成CuO和Ce2 O3.同时,CuO、Cu2 O与CeO2、Ce2 O3及钎剂中的B2 O3生成CuO·Ce2 O3·B2 O3等盐类,促进了去膜反应的进行,从而提高了银钎料在紫铜板表面的润湿铺展性能.药芯钎剂粉末中添加过量CeO2时,熔点较高的CeO2反而增加了液态钎剂的粘度,未参与反应的CeO2会阻碍熔融钎剂的铺展,进而阻挡熔化的Ag30CuZnSn银钎料在T2紫铜表面的润湿铺展.CeO2作为高熔点氧化物,加入钎剂中后既能起到形核质点的作用,又能作为界面活性剂去除氧化膜.因此,火焰钎焊时,CeO2能细化Ag30CuZnSn药芯银钎料钎焊接头的钎缝组织,当CeO2添加量达到0.3％时,细化效果最佳.钎缝组织的细化使得钎焊接头抗剪强度提高了10％以上,钎焊接头断口组织的形貌和变化规律印证了上述结果.     

基于水雾冷却的薄板铝合金高转速搅拌焊接技术研究

设计了一种高转速搅拌摩擦焊机及配套使用的局部区域水雾强制冷却装置。试验表明,该设备能够对1 mm厚的6061-T6薄板铝合金进行对接,在高转速条件下,下压量为0.08 mm时,前进阻力随转速和焊接速度的增大而增大,其最大值不超过70 N;侧向力与焊接速度、转速的关系不明显,其最大值不超过60 N;轴向力随轴肩直径增大而增大,随搅拌针长度的增大而减小,其最大值不超过2.5 kN;在搅拌摩擦头转速为15 000 r/min、焊接速度为100 mm/min时,焊接接头抗拉强度达到265 MPa,为母材抗拉强度的87.2%。     

单缆式焊丝GMAW电弧物理行为的数值模拟

采用Gambit软件建立了单缆式焊丝熔化极气体保护焊(GMAW)电弧三维数值模型,研究了焊接电流对单缆式焊丝GMAW电弧的电流密度、电磁场、温度场、速度场和压力场分布特征的影响。结果表明:缆式焊丝GMAW电弧的电流密度、电磁场、温度场、速度场和电弧压力最大值均随着焊接电流的增大而显著增加。缆式焊丝GMAW电弧电流密度和温度最大值位于焊丝阳极端部。电弧等离子流速最大值位于弧柱区。随着焊接电流的增加,电弧最大压力位置由速度入口向阳极区转变。在相同的焊接工艺参数条件下,三维数值模拟所得电弧形态与高速摄像系统拍摄的电弧形态吻合,验证了模拟所选三维模型的准确性。     

磁控溅射制备的氧化钒的椭偏光谱分析

采用直流反应磁控溅射工艺,在不同的沉积时间条件下(5～100min)制备了以单晶硅为衬底的氧化钒薄膜,用扫描电镜分析了薄膜结构的断面形貌.对氧化钒薄膜建立了椭偏色散模型[1],运用经典振子模型在椭偏仪上拟合并计算薄膜的透射光谱得到理想的拟合效果,发现在300～450nm内其折射率随波长的增加而增大,而在450～700nm内逐渐减小,632.8nm波长下磁控溅射制备的氧化钒薄膜折射率在2.2～2.5.初始沉积薄膜折射率较大,而随着沉积时间的增加,不同厚度的薄膜折射率从2.43到2.24呈现略微减小的趋势.用拟合得到的厚度值来计算出沉积速率,发现沉积速率也逐渐变小.     

铝合金与不锈钢接触反应钎焊接头微观组织分析

采用Ag-Ni复合镀层,在钎焊温度580℃,保温时间1～20min的条件下,对6063铝合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢进行了接触反应钎焊试验,初步分析了接头的微观组织及镀Ni层的作用效果.结果表明,在钎焊时间较短时,钎缝主要由Al(Ag)固溶体与Ag-Al化合物构成;钎焊时间超过20min,Ag-Al化合物含量显著增加,镀Ni层对防止生成Al-Fe脆性金属间化合物的作用效果减弱.