Al2O3陶瓷与金属镍的活性钎焊研究

由于物理和化学性质的差异,实现陶瓷与金属的连接比较困难.本实验使用Ag-Cu-Ti活性钎料钎焊镍与Al2O3陶瓷.对钎焊后的试件进行剪切试验,确定接头强度最高时的温度为1000℃,而温度低于960℃时无法成功钎焊镍与陶瓷,温度高于1000℃会使钎焊接头强度下降.采用材料测试分析方法对钎焊接头组织进行分析,发现Cu在接头内平均分布,Ag呈聚集态,而Ti分布在接头的两侧.反应产物中的元素包括Cu,Ti,Al,Zr,O等,Ti,Cu与Al2O3陶瓷发生反应在界面处生成复杂化合物,从而实现陶瓷与金属的连接.     

Al与r—Al2O3润湿角的计算

本文应用金属的形核理论对目前无法用实验进行准确测定的易氧化金属Ａｌ与ｒ－Ａｌ２Ｏ３的润湿角进行了计算。计算结果发现Ａｌ与ｒ－Ａｌ２Ｏ３的润湿角在３０°到５０°这一范围之间，即３０°〈θ≤５０°。     

熔融Ni与固态多晶α型Al2O3的润湿现象

采用座滴法观察了熔融Ni与固态多晶α型Al2O3间的润湿行为,测定了1773 K、1823 K和1873 K温度下的接触角,分析了接触角变化规律,评价了二者间的润湿性.结果表明,在1773～1873 K温度范围内,温度对初始接触角的影响不大,约为115°;熔融Ni与固态多晶α型Al2O3间发生反应,在界面生成45%Al-12%Ni-43%O物质,接触角随着时间的延长而下降,由此判定熔融Ni与固态多晶α型Al2O3间的润湿行为为反应润湿;1873 K温度下,当界面反应达到平衡时,还原气氛中的熔融镍的表面张力增加将导致接触角升高.     

纳米Al/Al2O3复合材料中Al2O3膜的碎化对性能的影响

观察了在不同温度下退火的Al/Al2O3复合材料的微观组织，结果表明，当退火温度达570℃时包裹着Al核的非晶Al2O3壳开始破碎。研究了非晶Al2O3膜的破碎机理并在此基础上讨论了材料微观结构与力学性能和内耗的关系，发现氧化膜的状态对材料的力学性能和内耗特征具有决定性的影响。     

纳米Al/Al2O3复合材料的热稳定性机理

通过对纳米Al/Al2O3复合材料微观结构的研究，揭示了这种材料热稳定性的特点，在550℃以下，完整的Al2O3的外壳限制了Al的传输，从而保持了原来的晶粒形态和尺寸。在570～650℃的温度范围内，弥散分布的Al2O3碎片通过钉扎晶界抑制了Al晶粒的长大，即使在660℃，Al晶粒熔化后，弥散的Al2O3碎片仍可在冷凝过程中有效地抑制Al晶粒的长大。     

Al2O3基复合陶瓷的研究进展

介绍了Al2O3基复合陶瓷材料的研究进展状况,对目前已经研究的体系、制备工艺、力学性能及其增韧机理等做了一个简要的综述.     

Al2O3/Cu/Al扩散连接工艺参数的优化

通过一定范围内的强度实验数据建立了Al2O3/Cu/Al扩散连接工艺规范参数优化的数学模型，得到了评价接头综合性能的回归方程。利用该方程求得最佳接头性能的工艺参数为：T＝777K、t=1226s。对该工艺规范扩散连接的Al2O3/Cu/Al接头进行强度试验，接头抗拉强度为108MPa、剪切强度为45MPa。强度试验结果表明，接头获得最佳综合强度值的工艺规范介于获得最大抗拉强度值时的规范与获得最大剪切值时的规范之间。在最佳综合规范下，接头的抗拉强度和剪切强度值与最大抗拉强度、最大剪切强度值接近，这表明数学模型所计算出来的最佳规范与实际值吻合较好。     

Al/Al2O3陶瓷基复合材料的研究进展

在综述Al/Al2O3复合材料制备工艺的基础上,提出了将石英玻璃浸入铝镕体中,通过Al向SiO2玻璃中的反应浸渗.制备Al/Al2O3复合材料的新方法.获得了Al与Al2O3相互连通的Al/Al2O3复合材料.由于玻璃具有容易被加工成各种形状零件的特点,通过Al液向致密玻璃坯体的反应浸渗,可以获得近成形的Al/Al2O3复合材料.实验结果发现,由于Al/Al2O3中不存在孔隙,Al/Al2O3的弯曲强度和断裂韧性分别可达430MPa和13MPa·m1/2,其性能优于用Lanxide工艺制备的Al/Al2O3.     

Al2O3/Ti-Al复合材料中Al2O3晶须的原位合成

利用氧对金属Ti、Al粉的部分氧化,原位合成了含有氧化铝晶须的Al2O3/Ti-Al复合材料,通过XRD和SEM等测试手段,发现Al2O3晶须呈网状交叉分布于基体内部的孔隙中.分析了晶须的生成机理,认为氧化铝晶须是通过VLS机理生成,复合材料的原始组成和温度对晶须的显微型貌有直接的影响:随原始组成中铝含量的增加,产物中晶须的数量总体上是在递增的,且发达程度逐渐提高;热处理温度对晶须直径有直接影响,温度升高可以增加晶须直径.     

Direct Comparison between Tensile Strength and Flexural Strength of Ceramic/Metal Brazing Joint

A design of the sandwich joint,steel/ceramic/steel,was made for direct comparison be-tween tensile and flexural strength ofceramic/metal joint.The flexural strength is abouttwice as high as the tensile strength for the samejoint.The results also showed that the flexural testis more excellent than tensile test for joint with ahigh interracial bond strength.     

几种高温钎料对C/C复合材料的润湿性研究

采用座滴法测试了10种钎料对C/C母材的润湿性.实验结果表明:随着活性元素Ti,Cr,V含量的提高,钎料润湿性逐渐改善.在Co-Ti和Ni-Ti钎料体系中,Ti元素的存在形式对钎料润湿性影响很大,Ti以固溶体形式存在,易于向C/C母材偏聚发生反应,从而提高润湿性,且润湿界面附近的Ti和C主要以TiC形式存在.采用PdNi-Cr-V-Si-B钎料的润湿界面中,活性元素Cr和V存在于扩散反应层中,推断Cr主要以Cr23C6形式存在,而V以V2C形式存在.当Cr和V同时加入钎料中,Cr向界面反应层扩散的倾向更明显.     

铝液在Al2O3上润湿性的改善

液态铝对Al2O3不润湿使该体系复合材料制备困难,性能也难以提高.本研究采用改进的座滴法装置测定了纯铝和Al-La合金在Al2O3表面的润湿性,并用电子探针分析了Al-La合金与Al2O3的界面.结果表明:少量稀土元素La的加入可以使铝润湿Al2O3,其润湿角从90.5°减小到80°左右.La与Al2O3在液/固界面反应生成La2O3是改善铝对Al2O3润湿性的主要原因.     

机械振动对钎料润湿性的影响

钎料在钎焊金属上的润滑性在一定程度上表示它能否致密地填满钎缝的能力,本文 一套适于钎焊的机械振动系统,并测试了其传振性能,在此基础上初步研究了振地钎料润湿性的影响。     

钛合金与铝合金异种金属钎焊的研究进展

钛合金在经济性和加工性方面不理想,导致其在实际工程应用中受限,而铝合金在某种程度上可以弥补这种缺陷,因此将钛合金和铝合金复合使用的构想应运而生。对钛合金和铝合金异种金属的可焊性进行了分析,以钛合金和铝合金钎焊为研究对象,重点论述了钛合金与铝合金钎焊连接所用的钎料及工艺等的国内外研究现状,并着重分析了Al基和Zn基钎料的润湿性、界面、钎缝组织及其优缺点。由相关文献分析可知,Al基钎料在真空、保护气氛或非真空外加辅助措施条件下对钛合金和铝合金都有良好的润湿性,但接头强度仍有待提高,金属间化合物较厚的问题需要通过优化钎料成分和焊接工艺进一步改善;Zn基钎料对钛合金的润湿性较差,但在适当的焊接工艺下可以获得力学性能较好的Ti/Al接头,剪切强度可达141MPa;使用Sn基和Cu基钎料获得的Ti/Al接头的力学性能低于Al基和Zn基钎料,且Sn基的钎料对两种母材的润湿性都较差,需要对母材表面进行预处理。     

采用银基活性钎料钎焊碳/碳复合材料

采用银基活性钎料（Ag-Cu-Ti）对二维层间增强型和三维正交增强型C/C复合材料进行了真空钎焊工艺试验，采用扫描电镜（SEM）观察了钎焊接头和连接界面的微观组织形貌，测定了各元素的面分布，对钎焊接头进行了室温压缩剪切性能试验和三点弯曲强度试验。结果表明：钎料中的元素Ti向钎料和C/C界面区扩散并富集，生成了含元素C的Ti2Cu化合物相，形成了钎料对C/C基体的良好润湿，可获得组织致密的接头，接头室温三点弯曲强度为：39MPa，抗剪强度为22MPa。     

Al_2O_3短纤维/M124F复合材料的凝固组织

采用挤压铸造法制备了Al2O3短纤维增强M124F铝合金复合材料,并研究了其拉伸强度、基体凝固组织和界面。结果表明:用挤压铸造法制备的复合材料组织致密,纤维分布均匀,抗拉强度与M124F相比明显提高;基体组织的α-Al枝晶和Si相明显细化。分析表明,纤维的加入具有双重增强作用:高强度陶瓷纤维的介入增强了基体材料的力学性能;在凝固过程中,Al2O3短纤维阻碍了α-Al枝晶的生长,同时可作为Si相非自发形核的衬底,细化了基体组织,提高了复合材料的力学性能。纤维与基体间未发现界面生成物MgAl2O4。     

连接SiCp/6063Al复合材料的Al-Si-Cu-Ce-Ti箔状钎料制备及其性能研究

采用快凝甩带技术制备了6组不同Ti含量的(Al-10Si-20Cu-0.05Ce)-xTi急冷箔状钎料,并对SiCp/6063Al复合材料进行真空钎焊,然后对钎料及接头的显微组织和性能进行分析。结果表明,急冷箔较常规铸态钎料的组织细小、均匀;固、液相线降低,熔化区间变窄;随着Ti含量的增加,急冷箔中片状Al-Si-Ti金属间化合物相增多,导致钎料脆性增加;6组钎料在复合材料上润湿性较差,但在6063Al合金上润湿性良好。在580℃钎焊温度、保温30min条件下,采用1%Ti含量急冷箔状钎料成功连接了SiCp/6063Al复合材料,钎焊接头组织致密、完整,急冷箔状钎料与6063Al合金基体连接界面可进行充分的冶金结合,且接头剪切强度达到104.9 MPa;钎焊前采用夹具增加接头压力可显著提高接头的连接质量。     

Al-Si-Cu-Zn钎料钎焊3003铝合金的接头组织及力学性能

采用自制的Al-Si-Cu-Zn钎料对3003铝合金进行钎焊实验,利用X射线衍射、扫描电镜、能谱仪对接头微观组织和断口进行分析,并研究了钎焊温度对接头组织和性能的影响。结果表明:在540~580℃保温10min工艺下钎焊3003铝合金,均可获得良好的钎焊效果。钎焊接头均由钎缝中心区的α(Al)固溶体、θ(Al2Cu)金属间化合物、细小Si相和AlCuFeMn+Si相,两侧扩散区的α(Al)固溶体与元素扩散层以及母材组成;钎焊接头室温剪切断裂于扩散区齿状α(Al)/钎缝中心区的交界面,断口主要呈脆性解理断裂特征。随着钎焊温度的升高,扩散区的α(Al)固溶体晶粒长大,接头结合界面犬牙交错;当钎焊温度为560℃,保温10min时,接头的室温抗剪强度达到最大值92.3MPa,约为母材强度的62.7%。