Effects of Ti on the Brazability of Zn-22Al-xTi Filler Metals as Well as Properties of Cu/Al Brazing Joints

设计并采用Zn-Al-Ti系列钎料对Cu和Al异种金属实施了钎焊,并对Zn-22Al-xTi/Cu界面处的相组成和金属间化合物形貌进行了分析。结果表明：在Zn-22Al中添加0.01%至0.05%的Ti可以显著细化钎料组织,而且Zn-22Al-0.03Ti在Cu基板上的铺展面积比Zn-22Al高出60.4%,但Ti的添加会提高Zn-22Al钎料的熔点和熔化区间。另外,在钎料中添加微量的Ti可以优化Cu/Al接头中Cu侧界面化合物的组织并减小其厚度。相比Zn-22Al钎料,Zn-22Al-0.03Ti钎焊所得Cu/Al接头强度要高出13.4%,而且接头断裂位置由化合物层转移至钎料内部。X射线衍射结果显示,钎焊过程中有CuAl2,Cu9Al4,CuZn 3种化合物产生于钎料与Cu基板界面处     

Zn-Al钎料成分对Cu/Zn-Al/Al钎焊接头界面结构及性能的影响

分别采用Zn-15Al,Zn-22Al,Zn-28Al,Zn-37Al和Zn-45Al钎料钎焊获得Cu/Al接头.利用SEM,EDS和XRD研究了Zn-Al钎料成分对Cu/Al接头中Cu母材/钎缝界面结构的影响,并系统阐述了Zn-Al钎料成分-接头界面结构-接头抗剪切强度之间的关系.研究发现,Cu/Zn-15Al/Al接头中Cu母材/钎缝界面结构为Cu/Al4.2Cu3.2Zn0.7,且Al4.2Cu3.2Zn0.7界面层较薄,其厚度为2~3μm,接头具有较高的抗剪切强度,达66.3 MPa.随着钎料中Al含量的提高,在Cu/Zn-22Al/Al接头界面处Al4.2Cu3.2Zn0.7界面层的厚度逐渐增大,甚至在Cu/Zn-28Al/Al接头的Al4.2Cu3.2Zn0.7界面层附近出现少量的Cu Al2,接头的抗剪切强度逐渐降低.当采用Al含量较高的Zn-37Al钎料钎焊Cu/Al接头时,Cu母材/钎缝界面结构转变为Cu/Al4.2Cu3.2Zn0.7/Cu Al2;脆性Cu Al2层的出现,使接头抗剪切强度大幅下降,为34.5 MPa.当采用Al含量最高的Zn-45Al钎料钎焊Cu/Al接头时,Cu母材/钎缝界面结构转变为Cu/Cu Al2,接头抗剪切强度最低,为31.6 MPa.     

Al/Cu感应钎焊接头组织及性能研究

以某型汽车车载制冷系统为研究背景,采用Zn-22Al钎料配合Cs F-Al F_3钎剂通过感应钎焊的方法实现了Al/Cu的连接。研究结果表明,Al/Cu钎焊接头的Cu侧界面处主要由Al_4Cu_9和Al_2Cu_3金属间化合物组成,没有脆性Al_2Cu金属间化合物生成。钎焊接头抗剪切强度高达72 MPa,Al/Cu接头拉伸断裂于Cu侧界面处,呈现出典型的解理断裂形式。其研究结果能够为车载制冷系统及相近领域提供参考。     

Cu、Zn、La对Al-Si基钎料钎焊性能的影响

使用正交试验法设计9组添加不同含量Cu、Zn、La元素的Al-4Si基钎料,分析了钎料对LF6铝合金润湿性的影响,并采用润湿性最好的钎料对LF6铝合金进行炉中钎焊,测试了接头剪切强度。结果表明,钎料组织由α-Al基体相、初晶Si相、Al2Cu(θ)相及La Si相组成,并且随着La含量的增加,钎料中初晶Si相成形更加良好;随着Zn含量的增加,钎料中的Al2Cu(θ)相的形状由网状转变为多边形块状。La元素对钎料的铺展性影响较大,Cu元素其次,Zn元素相对比较弱。由正交试验得出6号钎料Al-4Si-15Cu-35Zn-0.2La的铺展面积最大,为226.87 mm~2,钎料液相线为499℃,在530℃保温15 min条件下LF6铝合金钎焊接头平均剪切强度为101.03 MPa。     

Cu元素对铝/铜钎焊用Zn-Al钎料性能的影响

研究了Cu元素对铝/铜钎焊用Zn-Al钎料的熔化温度、铺展性、接头剪切强度及焊缝组织的影响.结果表明,在Zn-10Al钎料中通过添加Cu元素,可以改善在铝表面上的铺展性能,却降低了在铜表面上的铺展性能,其熔化温度(液相点)降低.当添加一定比例的Cu元素时,可使焊缝中钎料层与铜母材之间界面的组织变细小,从而提高钎焊接头的剪切强度.Cu元素含量过高时,在靠铜侧钎料层会生成层状相.     

Cu的添加对Zn-85Al钎料及Cu/Al钎焊接头性能的影响

利用不同Cu含量的Zn-85Al钎料对Cu/Al进行了火焰钎焊,采用DTA、箱式电炉、金相显微镜和万能拉伸试验机,研究了Cu对Zn-85Al钎料的熔化特性、铺展性能、显微组织、力学性能和Cu/Al接头抗拉强度的影响.试验结果表明,Zn-5Al钎料中添加1.2%(质量分数)的Cu,会稍微改善钎料在铜上的润湿性,细化钎料晶...     

镀膜Al箔钎料对AlN陶瓷的钎焊

为了实现Al钎料对Al N的直接钎焊,提出了一种可以在熔化后自行去除表面Al_2O_3膜的镀膜Al箔钎料,以及提高Al钎焊Al N接头强度的升温钎焊方法,研究了表面气相沉积Ni/Al双层薄膜对Al箔表面Al_2O_3氧化膜的自去除作用,以及钎焊温度对接头强度提高的作用。结果表明,由于被Ni/Al双层薄膜掩埋,原Al箔表面的Al_2O_3氧化膜在钎料加热及熔化的过程中被破碎并卷入到含1%Ni(原子分数)的Al液中,实现了Al对Al N的无界面反应过渡层直接钎焊。采用升高钎焊温度的方法,可显著提高接头的强度。680℃钎焊时,由于Al液不润湿Al N,接头的断裂发生在Al钎缝与Al N的界面,剪切强度为79 MPa;随着钎焊温度的提高和润湿性的改善,Al/Al N的界面强度得到显著提高,接头的断裂逐步由界面转移至钎缝金属中,接头强度也相应逐步提高,并在840℃后达到最高值(146 MPa)。     

Al/Fe异种金属钎焊接头组织与力学性能研究

采用Al-7Si-20Cu钎料在真空钎焊条件下(不添加钎剂)对1060铝合金与Q235钢(镀Ni与不镀Ni)进行钎焊试验,研究了钎焊接头的显微组织及力学性能。研究结果表明,570℃钎焊5 min时,Fe表面不镀Ni时,Fe侧界面处生成厚度较大的Fe_2A_(l5)和FeAl_3脆性化合物,接头抗剪切强度仅为40 MPa。当Fe表面镀Ni后,Ni层的存在抑制了脆性Fe-Al化合物的形成,Fe侧界面生成Ni_2Al_3和NiAl_3化合物层,接头的剪切强度显著提高。延长钎焊时间,Ni_2Al_3层变薄,Ni Al3层增厚,接头剪切强度提高。当钎焊时间继续增加,Ni层消失,再次生成Fe-Al化合物,接头剪切强度降低。     

Cu/Al异种金属钎焊接头的组织与性能研究

使用三种Zn-Al系钎料对Cu/Al异种金属进行感应钎焊试验,研究了Cu/Al异种金属焊接接头的显微组织、力学性能和耐腐蚀性能。结果表明,相对于Zn-2Al和Zn-2Al-1Ag钎缝,Zn-13Al-5Ag钎缝组织有更多的弥散分布的Al2Cu相;Zn-13Al-5Ag钎焊接头的显微硬度和腐蚀前后的剪切强度最大,Zn-2Al和Zn-2Al-1Ag钎缝的显微硬度相当;Cu母材耐腐蚀性能最好,Al母材耐腐蚀性能最差,而这三种钎缝的耐腐蚀性能从高至低依次为Zn-13Al-5Ag钎缝Zn-2Al-1Ag钎缝Zn-2Al钎缝,其耐腐蚀性能均高于Al母材。     

超声波辅助Zn-14Al过共晶钎料钎焊Cu/Al接头显微组织演变规律研究

采用固定间隙超声波辅助钎焊工艺制备了Zn-14Al过共晶钎料钎焊Cu/Al异质金属接头,研究了在不同钎焊温度和钎焊时间时Cu/Al钎焊接头显微组织的演变规律。研究结果表明:无钎剂超声波辅助钎焊接头冶金结合良好,钎焊温度至410℃时,铜界面润湿良好,产生不连续CuZn_5层;随着温度进一步升高,界面层连续化,并逐步向Al_(4.2)Cu_(3.2)Zn_(0.7)相转变;440℃时,Cu界面层完全转变为Al_(4.2)Cu_(3.2)Zn_(0.7)相;同时发现随着钎焊时间的延长,界面CuZn_5相也会向Al_(4.2)Cu_(3.2)Zn_(0.7)相转变。     

填充Al-Cu-Si-Ni-Mg的70% SiC_p/Al复合材料钎焊接头的组织及性能

为了研究高体积分数Si Cp/Al复合材料用钎料,采用Al-15Cu-8.5Si-4Ni-1.5Mg和Al-20Cu-12.5Si-2Ni-1.5Mg两种粉末钎料对体积分数为70%的Si C颗粒增强铝基复合材料进行真空钎焊。采用SEM、EDS和XRD对接头微观组织、剪切断口形貌和成分进行了检测分析。结果表明,Al-15Cu-8.5Si-4Ni-1.5Mg钎料的润湿性较好,高温流动性较好,原钎料粉末中的气体在保温过程中逸出,形成冶金结合良好、孔隙较少的焊缝。对钎焊接头进行了剪切试验,最高剪切强度为49.7 MPa,断裂方式为脆性断裂。     

时效处理对Sn0.7Cu-0.5Al_2O_3/Cu焊点界面形态的影响

研究了纳米Al_2O_3颗粒对Sn0.7Cu钎料润湿性的影响,并分析比较了时效0 h和时效250 h后Sn0.7Cu-0.5Al_2O_3/Cu焊点界面IMC的形貌和厚度变化。结果表明:添加微量的纳米Al_2O_3颗粒可以改善Sn0.7Cu钎料的润湿性,但添加过量将降低润湿铺展面积,纳米Al_2O_3颗粒的最佳添加量为0.5%,比Sn0.7Cu钎料的铺展面积提高了30.2%。焊后未时效的焊点钎料晶粒细小,界面处Cu_6Sn_5IMC层较薄,经过150℃时效,钎料晶粒粗化,IMC界面层的厚度明显增加,形貌由扇贝状变为明显的块状,界面的不平度逐步减小。界面层由单一的Cu_6Sn_5IMC层转变为Cu_6Sn_5IMC和Cn_3SnIMC两层,厚度增大了96.5%。     

铜铝钎焊接头腐蚀机理分析

通过感应钎焊获得了Zn-2Al,Zn-2Al-1.2Cu,Zn-13Al-5Ag三种不同的铜铝钎料接头,借助试验手段研究了不同钎料的电化学腐蚀行为以及腐蚀前后不同接头的力学性能. 结果表明,在3.5%NaCl溶液中,三种钎料的耐腐蚀性能从高到低依次是Zn-13Al-5Ag,Zn-2Al-1.2Cu和Zn-2Al钎料. 腐蚀后三种钎料接头的抗剪强度下降率分别为29.4%,24.5%和23.7%,这是由于钎料接头铜侧界面处金属间化合物为高电位阴极相,与钎缝中α-Al相形成高电位差,从而导致抗剪强度下降.Zn-13Al-5Ag钎料接头钎缝中AgZn3增强相不易发生阳极溶解进入溶液,该钎料中弥散分布的细微的α-Al相阳极溶解后在接头表面形成钝化膜,使反应不易进行,因此其抗腐蚀性能最好     

超声波作用下Al/Zn-14Al/Cu钎焊接头的显微组织及力学性能

采用Zn-14Al过共晶焊料并借助超声波振动对Al/Cu异质金属进行了无钎剂钎焊连接,研究了在420℃超声钎焊不同时间时接头显微结构及力学性能的影响。研究结果表明,随着超声振动时间的延长,钎缝层中的α-Al相减小,Zn-Al共晶相和CuZn_5相增多,Cu界面反应层由以CuZn_5相为主逐步转变为Al_(4.2)Cu_(3.2)Zn_(0.7)相。接头的剪切强度随钎焊时间的延长呈现先增加后减小趋势,钎焊时间为8 s时接头获得了最佳的剪切强度82.6 MPa。     

Ge添加对Al-Si系钎料合金显微组织和性能的影响（英文）

研究一系列Al-Si-Ge钎料用于铝钎焊,并对钎料合金的显微组织和性能进行分析。结果表明:Al-12Si共晶合金中添加从0到30%(质量分数)的Ge,可使Al-Si-Ge钎料合金的液相线温度由592℃下降到519℃。随着Ge含量的增加,形成了Al-Ge共晶组织。然而,当Ge含量超过20%时,共晶组织趋于聚集长大,钎料合金中形成粗大颗粒状的初生Si-Ge相,这些粗大组织的形成极大地降低了钎料合金的性能。Al-10.8Si-10Ge钎料具有优良的加工性能和铺展润湿性,当采用此钎料钎焊1060纯铝时,可以获得完整的钎焊接头,剪切测试结果表明此钎料钎焊接头的断裂位置发生在母材。     

复合锌基钎料铜铝异质钎焊接头微观组织及力学性能研究

采用电镀工艺在Zn-27Al钎料表面镀Ni制备出复合锌基钎料,在氮气的环境中采用电阻炉用复合锌基钎料和Zn-27Al钎料对Cu与Al进行钎焊试验,运用金相显微镜、电子探针、X射线衍射仪分析接头微观组织,通过拉伸试验评定焊接接头力学性能。结果表明:复合钎料钎缝中Al_2Cu_3偏聚在Cu侧、α-Al固溶体偏聚在Al侧的现象消失,组织分布更加均匀、且有新的CuZn_5+Ni_3Al复合相生成;Ni层能够有效地阻止Al和Cu的扩散,从而降低低熔点脆性化合物Al_2Cu的生成。同一钎焊条件下,复合锌基钎料钎焊接头的抗拉强度高于普通钎料,分别达到23. 79 MPa和31. 73 MPa。     

Sn元素对铜磷钎料性能的影响

一般认为,采用Cu-P基钎料钎焊铜/304不锈钢时,易在钎料与不锈钢之间的界面上生成脆性化合物层,使得接头强度极低.为了解决该问题,尝试在Cu-P-Ni钎料中添加sn元素,并研究Sn对钎料熔化温度、铺展性、接头剪切强度及焊缝组织的影响.结果表明,Sn元素的加入,可以降低其熔化温度,改善其铺展性能,并可将接头的剪切强度提高到120MPa以上.该钎料成本低,熔化温度低,钎焊强度高,适用于铜/304不锈钢钎焊.     

6061铝合金钎焊用钎料的研究

研究了6061铝合金钎焊用中温钎料Al-Si-Cu-Ni钎料的熔化特性、钎焊强度、钎料和接头抗腐蚀性能。结果表明,Al-Si-Cu-Ni钎料熔化温度与Al-Si-Cu钎料HL401接近,钎焊强度、钎料和接头抗腐蚀性能均优于HL401;Al-10Cu-10Si-2Ni钎料熔化温度低,抗拉强度和接头抗腐蚀性能高,适用于6061铝合金的钎焊。     

Al-Si-Cu-Zn急冷钎料钎焊铝及铝合金的界面结构及强度

采用Al70Si7.5Cu20Zn2.5和Al65Si10Cu20Zn5两种急冷钎料钎焊L2纯铝和6063铝合金,研究钎焊接头的界面微观结构和力学性能.结果表明,急冷钎料钎焊接头由母材、界面区和钎缝中心组成.界面区为αAl固溶体,钎缝中心组织为αAl固溶体 θ(Al2Cu)相 Si相.采用Al65Si10Cu20Zn5急冷钎料钎焊的接头抗剪强度均高于Al70Si-7.5Cu20Zn2.5急冷钎料钎焊的接头强度;匹配氯化物钎剂钎焊的接头强度均高于氟化物钎剂.在相同的工艺条件下,采用急冷钎料钎焊的L2纯铝接头,其抗剪强度都明显高于相应的常规钎料,其增加值在40%左右.     

铝硅合金钎焊Cf/Al复合材料的界面反应及连接机理

在500～570℃的温度范围内,采用Al-Si-Cu、Al-Si-Cu-Zn钎料,对碳纤维增强铝基复合材料(碳体积分数为50%)进行了高频感应钎焊.结果表明,钎料中的Si和Cu向母材扩散,复合材料中的碳纤维与渗入的液态钎料及基体Al发生界面反应,生成了Al4C3、SiC和CuAl2脆性化合物.连接接头具有较好的力学性能,使用Al-28Cu-6Si和Al-4Cu-10Si钎料,在无压、无钎剂状态下,钎焊接头的抗剪强度分别为63和75 MPa,剪切断裂发生在钎料层与母材界面上.