Al_2O_3/(Ag_(72)Cu_(28))_(97)Ti_3/Ti-6Al-4V界面结构及性能研究

在 1.8 ks,10 73 K～ 1173 K条件下对 Al2 O3/ ( Ag72 Cu2 8) 97Ti3/ Ti- 6Al- 4 V进行了钎焊试验。通过扫描电镜、波谱、能谱、X射线衍射对界面结构进行了分析。小于 112 3 K的界面结构为 Al2 O3/ Cu2 Ti4 O/ Cu4 Ti3/ Ag- Cu共晶 +富 Ag相 + Ti固溶体 ;1173 K的界面结构为 Al2 O3/ Cu3Ti O5+ Cu Al2 O4 / Cu4 Ti3/富 Ag相。采用拉剪试验测试了接头剪切强度。在 1.8ks,112 3 K时剪切强度最高达到 189MPa,大于或小于 112 3 K接头强度呈下降趋势。     

反应层厚度对Al_2O_3/AgCuTi/Ti-6Al-4V接头强度的影响

通过保持一定钎焊温度 ,改变钎焊时间得到不同反应层厚度的 Al2 O3/Ag Cu Ti界面。结合扫描电镜 (SEM)和力学试验结果 ,分析了反应层厚度对 Al2 O3/Ag Cu Ti/Ti- 6 Al- 4V接头强度的影响。结果表明 :厚度为 1.5μm时 ,接头强度达到最大值 12 5 MPa;厚度小于 1μm,剪切试样沿反应层和 Al2 O3陶瓷界面断裂 ;大于 3μm,沿反应层断裂。反应层厚度较薄时 ,接头强度取决于界面强度和残余应力的大小 ;反应层厚度较厚时 ,接头强度取决于反应层自身强度和残余应力的大小。     

AgCu+nano-Al_2O_3复合钎料钎焊TC4合金与Al_2O_3陶瓷:界面结构及接头性能

通过向Ag Cu共晶钎料中添加nano-Al2O3增强相(2%,质量分数)并采用高能球磨的方法获得了Ag Cu+nano-Al2O3复合钎料(Ag Cu C钎料)。采用Ag Cu C钎料实现了TC4合金与Al2O3陶瓷的高质量钎焊连接,确定了TC4/Ag Cu C/Al2O3钎焊接头的典型界面组织结构为:TC4/α-Ti+Ti2Cu扩散层/Ti3Cu4层/Ag(s,s)+Ti3Cu4+Ti Cu/Ti3Cu4层/Ti3(Cu,Al)3O层/Al2O3。Nano-Al2O3的添加抑制了钎缝中连续的Ti-Cu化合物层的生长,同时在钎缝中形成了颗粒状Ti-Cu化合物相增强的Ag基复合材料,改善了钎焊接头的界面组织。随着钎焊温度的升高,各反应层厚度逐渐增加,颗粒状Ti-Cu化合物不断长大,Ag基复合材料组织逐渐细小。当钎焊温度T=920℃,保温时间t=10 min时接头抗剪强度达到最大为67.8 MPa,典型断口分析表明:压剪过程中,裂纹起源于钎角处并沿钎缝扩展后转入Al2O3陶瓷,最终在Al2O3陶瓷母材侧发生断裂。     

Al_2O_3-TiC复合陶瓷与Q235钢扩散连接界面组织结构

采用Ti/Cu/Ti复合中间层通过液相扩散连接技术实现了Al2O3-TiC复合陶瓷与Q235低碳钢的扩散连接.采用扫描电镜、电子探针及X射线衍射等测试手段对Al2O3-TiC/Q235扩散连接接头的显微组织、断口形貌及相组成进行了分析.结果表明,Al2O3-TiC/Q235界面结合紧密,没有显微孔洞、裂纹及未连接区域;Al2O3-TiC/Q235界面附近有各种各样的新相生成,如TiO,Ti3Al,Cu2Ti4O及Cu3Ti3O,所生成的TiO相及复杂结构氧化物Cu3Ti3O和Cu2Ti4O都具有金属特性,对于促进Al2O3-TiC/Q235的可靠连接起到重要作用;接头抗剪强度达143MPa,断口表现为脆性断裂特征,Al2O3-TiC/Q235接头断在界面附近的Al2O3-TiC内.     

TiAl基合金与Ti合金的真空钎焊

采用Ag-Cu钎料与Ti-Zr-Ni-Cu钎料,对TiAl与Ti合金进行了真空钎焊试验,主要研究了采用两种钎料时的界面反应以及钎焊温度对界面组织及性能的影响.研究发现,采用Ag-Cu钎料时界面结构为:Ti/Ti(Cu,Al)2/TiCux Ag(s,s)/Ag(s,s)/Ti(Cu,Al)2/TiAl,当钎焊温度T=1 223 K,保温时间t=10 min时接头的剪切强度达到223.3 MPa;采用Ti-Zr-Ni-Cu钎料时在界面出现了Ti2Ni,Ti(Cu,Al)2等多种金属间化合物,当钎焊温度T=1 123 K,保温时间t=10 min时接头的剪切强度达到139.97 MPa.     

不同钎料对Ti3Al基合金钎焊接头强度及界面微观组织的影响

研究了Ti3Al基合金真空钎焊及接头组织性能;分析了不同钎料对接头界面组织和剪切强度的影响,初步优选了钎料,优化了钎焊连接规范参数;利用电子探针、扫描电镜和X射线衍射等方法对接头进行了定性和定量分析.结果表明:采用NiCrSiB钎料连接时,在界面处有金属间化合物TiAl3、AlNi2Ti和Ni基固溶体生成,TiAl3和AlNi2Ti的生成降低了接头的剪切强度;采用TiZrNiCu钎料连接时,在界面处有金属间化合物Ti2Ni、Ti(Cu,Al)2和Ti基固溶体生成,Ti2Ni和Ti(Cu,Al)2的形成降低了接头的剪切强度;采用AgCuZn钎料连接时,在界面处生成TiCu、Ti(Cu,Al)2和Ag基固溶体,TiCu和Ti(Cu,Al)2的生成是降低接头剪切强度的主要原因;采用CuP钎料连接时,在界面处生成了Cu3P、TiCu和Cu基固溶体,CuaP和TiCu使接头的剪切强度降低;对于NiCrSiB钎料,当连接温度为1 373 K,连接时间为5 min时,接头的剪切强度最高为219.6 MPa对于TiZr-NiCu钎料,当连接温度为1 323 K,连接时间为5 min时,接头的最高剪切强度为259.6 MPa;对于AgCuZn钎料,当连接温度为1 173 K,连接时间为5 min时,接头的最高剪切强度为125.4 MPa;对于CuP钎料,当连接温度为1 223 K,连接时间为5 min时,接头的最高剪切强度为98.6 MPa;采用TiZrNiCu钎料连接Ti3Al可获得最大接头强度.     

Cu+B复合钎料配比对Al2O3/TC4合金钎焊接头界面组织的影响

分别以不同配比的铜和硼混合粉末作为钎料,在钎焊温度930℃,保温时间10min条件下钎焊连接Al2O3与TC4合金,并结合SEM与EDS观察对钎焊接头的连接状况及组织结构进行分析．结果表明,A12O3／TC4合金钎焊接头的界面组织为Al2O3,／Ti3（Cu,A1）3O／Ti2Cu＋Ti2（Cu,Al）／Ti＋Ti2（Cu,Al）＋Ti（Cu,Al）＋AlCu2Ti＋Ti2Cu／Ti2Cu＋AICu：Ti＋TiB／Ti＋Ti2Cu／TC4合金．钎焊过程中,复合钎料中的铜与TC4合金中的钛发生互扩散,在连接层与TC4合金界面形成不同成分的Cu-Ti化合物．硼与液相中的钛反应,在接头中原位生成TiB晶须,且主要分布在Ti2Cu和AlCu2Ti上．随TiB生成量的增加,Ti2（Cu,Al）生成量增加,并逐渐变得连续,同时向Al2O3侧移动．     

Al_2O_3陶瓷与紫铜的间接钎焊

利用Sn0.3Ag0.7Cu-4%Ti金属化涂料,在金属化温度900℃、保温时间30 min条件下,对Al2O3陶瓷表面进行金属化处理,然后在钎焊温度600℃、保温时间5 min条件下,利用Sn0.3Ag0.7Cu钎料实现Al2O3陶瓷与紫铜的间接钎焊,通过SEM,EDS和XRD等分析测试手段对金属化层显微组织、Al2O3陶瓷/铜接头结合强度和接头断口形貌等进行了分析.结果表明,利用金属化方法得到了均匀且与Al2O3陶瓷结合良好的金属化层,并实现了Al2O3陶瓷与铜的间接连接,接头界面结构为Cu/Cu3Sn/Cu6Sn5/Sn(s,s)+Ti6Sn5/Al2O3陶瓷.钎焊接头抗剪强度为13.6 MPa,接头断裂发生于金属间化合物层.     

保温时间对钎焊Al_2O_3/碳钢界面结构及结合强度的影响

用Cu-Ti活性钎料对Al2O3陶瓷/碳钢实施钎焊,用透射电镜、扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪对界面微观结构进行表征,研究了钎焊温度1050℃、不同保温时间(10~40 min)对接头界面微观结构和剪切强度的影响。结果表明,保温30 min得到的钎焊接头具有较好的界面组织形态和较高的剪切强度。在此工艺条件下界面结合区有3层组成,即近陶瓷侧以Ti4Fe2O为主的反应层,近钢侧以Ti Fe2为主要析出相的扩散层,在反应层和扩散层之间为Cu固溶体+Ti4Fe2O相,各层组织比较致密,微孔缺陷较少,接头剪切强度达到99 MPa。     

TC4合金与SiO2复合材料钎焊接头界面结构及性能

采用AgCu-4.5Ti钎料直接钎焊TC4钛合金与SiO2复合材料,研究了接头界面组织结构及形成机理,分析了不同工艺参数下界面变化对接头抗剪强度的影响。研究表明：接头界面典型结构为SiO2复合材料/TiSi2/Cu4Ti3+Cu3Ti3O/ Ag(s,s)+Cu(s,s)/TiCu/Ti2Cu/α,β-Ti/TC4;钎焊温度的升高可促进两侧母材界面反应层厚度的增加,同时钎缝中部的AgCu共晶组织消失,化合物相增多;随着接头界面结构的变化,接头抗剪强度表现出先升高后降低的趋势：当钎焊温度为850 ℃,保温10 min时,接头室温最高抗剪强度达到7.8 MPa     

STUDY OF INTERFACES AND SURFACES OF YBa_2Cu_3O_(7-x)-Ag

Interfaces and surfaces of YBa_2Cu_3O_(7-x)(YBCO)-Ag have been studied by SEM-EDXand AES.No effect of Ag on 123 structure in X-ray diffraction pattern was observedfor 0.4 mol Ag doped YBCO.AES analysis indicated that Ag segregated on surfaceof YBCO and resulted in decrease of YBCO-metal lead resistance.In addition,solutionand segregation of Ag as elemental state were often appeared on interfaces and surfacesof high temperature annealed YBCO,whether elemental Ag or compound Ag_2O andAgNO_3 adopted as doping material.     

YBa2Cu3O7—x—Ag界面与表面的研究

使用XRD,SEM-EDX和LAS-3000联合谱仪研究了YBCO-Ag界面与表面。结果表明,YBCO体内掺0.4 mol Ag对123结构无影响.Ag偏聚在晶界上使晶粒间变得明显清晰;AES分析指出Ag偏聚在表面上,降低了YBCO-金属导线的接触电阻.实验还证实,不论掺入的原料是单质(Ag粉)还是化合物(Ag_2O,AgNO_3),经高温退火处理,Ag总是以单质形态固溶和偏聚在晶界及表面上,由于Ag的室温电阻率很小,有利于增强超导颗粒间的连通性。     

用非晶态合金作中间层对Si_3N_4陶瓷进行扩散焊连接

研制了两种非晶态物质Ｃｕ_（５０）Ｔｉ_（５０），Ｃｕ_（５０）Ｔｉ_（５０）Ｂ作为对Ｓｉ_３Ｎ_４扩散焊连接的中间层材料．研究结果表明：用非晶态作为中间层可改善工艺条件，降低扩散焊温度；非晶态中间层接头比其相应晶态中间层接头的剪切强度有明显提高．其中硼对提高接头剪切强度贡献很大．用非晶态Ｃｕ_（５０）Ｔｉ_（５０）Ｂ作中间层时，接头强度最高可达３４０ＭＰａ用晶态和非晶态Ｃｕ_（５０）Ｔｉ_（５０），Ｃｕ_（５０）Ｔｉ_（５０）Ｂ作中间层对Ｓｉ_３Ｎ_４进行扩散焊连接的机制是：活性元素Ｔｉ向陶瓷界面扩散和富集并与Ｓｉ_３Ｎ_４发生反应生成界面相ＴｉＮ，ＴｉＳｉ_２等．从而实现连接．     

DEVELOPING MULTIPHASE AL_3Ti ALLOYS

ＤＥＶＥＬＯＰＩＮＧＭＵＬＴＩＰＨＡＳＥＡＬ_３ＴｉＡＬＬＯＹＳＷＡＮＧＱｉａｎ；ＷＡＮＧＪｉａｎ；ＷＥＮＧＸｉａｏｊｕｎ；ＳＵＮＪｉａｎ；ＣＨＥＮＳｈｉｐｕ；ＨＵＧｅｎｇｘｉａｎｇ（ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈ?..     

TC4/ZQSn10-2-3直接扩散连接

对TC4/ZQSn10-2-3直接扩散连接进行了深入的试验分析.试验发现,连接温度和连接时间对接头抗剪强度具有相似的影响规律,在最佳工艺参数(830℃/10MPa/15min)下,接头抗剪强度最大可达102MPa.直接扩散连接接头结合区分为I区由CuSn3Ti5和Pb质点组成;II区由CuSn3Ti5,Cu3Ti和Pb质点组成;III区主要由β-Ti组成;IV区主要由α-Ti组成,同时还有少量β-Ti;TC4/ZQSn10-2-3直接扩散连接接头断口为脆性断口,断口表面相组成主要是CuSn3Ti5和Cu3Ti及析出的Pb质点.结果表明,断口表面相组成是造成接头力学性能不高的主要原因.     

Ti53Cu27Ni12Hf3Al7Si3B1大块金属玻璃的制备及性能研究

用单辊甩带法和铜模铸造法制备了新型Ti基大块金属玻璃Ti53Cu27Ni12Hf3Al7Si3B1.DSC、DTA研究表明该合金具有较高的热力学稳定性,其第1晶化温度Tx1、玻璃转变温度Tg、过冷液相区间ΔTx以及约化转变温度Trg分别为705、750、45、0.63 K.压缩性能研究其压缩断裂强度、弹性模量和压缩塑性变形量分别为2 304 MPa、120 GPa和1.1%.研究发现,具有复杂拓扑结构的原子配比提高了Ti53Cu15Ni18.5Al7Hf3Si3B0.5大块金属玻璃的力学性能和热力学性能.     

Ti_3Al及其渗铝涂层的热腐蚀性能

采用电化学方法并结合各种物相分析技术研究了Ti_3Al金属间化合物在熔融(Na,K)_2SO_4-NaCl中的热腐蚀行为及渗铝涂层对其耐蚀性能的影响。结果表明,Ti_3Al耐热腐蚀性能较差。形成了外层为TiO_2,中间层为富铝的TiO_2-Al_2O_3复合层,内层为富铌的Nb_2O_5-TiO_2-Al_2O_3层的三层结构。渗铝涂层能在合金表面形成Al_2O_3氧化膜而明显改善Ti_3Al的耐蚀性能。     

Zr55Al10Ni5Cu30非晶钎料熔体与α-Al2O3和ZrO2陶瓷的润湿性

利用改良座滴法研究了Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)非晶钎料熔体与多晶α-Al_2O_3和ZrO)_2陶瓷的润湿行为和界面特征.结果表明,Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)/α-Al_2O)3体系具有极好的润湿性,在1133-1193K温度范围内平衡接触角均为0.Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)/ZrO_2之间的润湿性较差,但在1133-1253 K温度范围内随着时间的延长,润湿性逐渐得到改善.两个体系均存在一定程度的界面反应.润湿动力学和界面显微结构的研究表明液滴合金中的活性元素(如Zr)在界面尤其是三相线前沿的吸附和堆积速度对润湿起了决定性的作用,而界面反应的贡献则相对较小.

Abstract：

The wettability and interfacial characteristics of molten Zr_(55) Al_(10) Ni_5 Cu_(30) metallic glass brazing alloy on polycrystalline α-A1_2O_3 and ZrO_2 substrates were studied using a modified sessile drop method. The results show that the wettability of the Zr_(55) Al_(10) Ni_5 Cu_(30)/α-Al_2O_3 system is excellent with the final contact angles approaching zero degree at 1 133-1 193 K. However, the wettability of the Zr_(55)Al_(10)Ni_5 Cu_(30)/ZrO_2 system is poor, but it can be progressively improved with the elapse of time during the isothermal dwelling in the temperature range of 1 133-1 253 K. A certain extent of interfacial reaction happens in both systems. The investigation on the spreading kinetics and interfacial microstructure indicates that the adsorption of the active atoms such as Zr at the interface, particularly at the triple junctions, plays a key role in determining the wettability, whereas the contribution of the interfacial reaction is relatively minor.