Ti_3Al/Ti/Ti_2AlNb扩散连接工艺及性能

采用钛箔作为中间层扩散连接Ti3Al与Ti2AlNb,利用SEM,EDS和XRD等分析方法发现,接头界面组织结构为Ti3Al/α+β双相组织/富B2相/Ti2Al Nb.分别研究了中间层厚度,连接温度,保温时间等工艺参数对接头界面组织形貌以及力学性能的影响.结果表明,当钛箔厚度10μm,T=900℃,t=120 min,p=5 MPa时,接头组织性能最佳.钛箔厚度增加会导致Ti,Al,Nb等元素扩散不均匀;Ti3Al/Ti2Al Nb直接固相扩散连接温度为1 000℃,加入钛中间层可将其降低至900℃,减小了高温热循环对母材性能的损伤,接头整体抗拉强度从795 MPa提升至906MPa;保温时间90~120 min可保证扩散充分连接可靠.     

高Nb-TiAl合金/Ni-Cr-W高温合金扩散连接界面相演化（英文）

在1000℃-50 MPa-60 min条件下对高Nb-Ti Al和Ni-Cr-W高温合金进行了扩散连接,通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对扩散连接界面处显微组织及相组成进行了分析。研究结果表明,未添加中间层时,高Nb-Ti Al合金/Ni-Cr-W高温合金扩散连接接头处的相组成为γ-Ti Al、Ni2Al Ti、Ni3Ti、(Ni Cr)ss相、γ相。而高Nb-Ti Al合金/Ti/Cu/Ni-Cr-W高温合金扩散连接接头处的相组成为Ti3Al、Tiss、Ti2Ni、rich Cu-Ni Al Ti、α2-Wss、Ni2Al Ti、(Ni Cr)ss相、γ相。此外,由于Cr和W的扩散速度较慢,Cr和W原子主要偏聚在靠近Ni-Cr-W高温合金的区域。Ti/Cu箔的加入有利于界面处元素的扩散和反应,可以有效避免微裂纹的产生。     

K480镍基高温合金钎焊接头组织与性能

采用Ni-Nb-W-Co-Cr-Al钎料对K480高温合金进行真空钎焊,通过扫描电镜和能谱分析研究了钎焊接头微观组织和钎焊保温时间对微观组织的影响,通过拉伸试验机研究了钎焊接头高温拉伸性能的变化规律。结果表明,在1 220℃×15 min镍基钎料可与高温合金粉末发生冶金反应生成致密完整的钎焊接头。钎焊接头主要由高温合金粉末颗粒、γ+γ′共晶相、含Si硼化物相和富Nb的Ni₃Si相组成。与此同时,钎料中的Nb, W等元素向母材发生扩散生成（Nb, Ti）C和（Mo, W,Cr, Ni）₃B₂相。随着钎焊保温时间延长,合金粉末颗粒不断长大,接头中脆性化合物总量减少,含Si的硼化物逐渐由块状、条状转变为骨架状（Mo, W,Cr, Ni）₃B₂相,保温时间超过1 h,接头内出现大尺寸孔洞缺陷。保温时间为15 min时可获得最佳的接头性能,980℃高温拉伸强度为585 MPa,达到母材性能的90%以上。保温时间超过1 h后,钎焊接头高温拉伸性能出现下降趋势,其原因主要是由于（Mo, W,...     

ZrB2-SiC陶瓷复合材料钎焊接头界面组织及性能

采用BNi₂钎料,对ZrB₂-SiC陶瓷复合材料进行真空钎焊研究.借助SEM,EDS,XRD等分析测试手段分析了界面组织结构及性能.确定了最佳钎焊工艺参数:钎焊温度1160℃,保温时间20 min.结果表明,接头界面产物主要有δ-Ni₂Si,β₁-Ni₃Si,ZrB₂+C,Ni(s,s),Cr_xB_yC_z.随着钎焊温度升高以及保温时间的延长,接头抗剪强度均先升高后降低.钎焊温度1160℃,保温时间20 min,钎焊接头室温抗剪强度达到最大121.3 MPa.钎焊温度和保温时间对接头断裂方式的影响有相似的规律,在保温时间较短时,裂纹主要产生于钎缝中的Ni(s,s)中,之后向Ni元素扩散层中扩展;当保温时间适中时,断裂主要发生在Ni元素扩散层中;当保温时间延长时,裂纹主要产生于含有一定β₁-Ni₃Si相的Ni(s,s)中,之后向Ni元素扩散层中扩展.     

Phase Evolution of Diffusion Bonding Interface between High Nb Containing TiAl Alloy and Ni-Cr-W Superalloy

在1000 ℃-50 MPa-60 min条件下对高Nb-TiAl和Ni-Cr-W高温合金进行了扩散连接,通过光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和X射线衍射仪（XRD）对扩散连接界面处显微组织及相组成进行了分析。研究结果表明,未添加中间层时,高Nb-TiAl合金/Ni-Cr-W高温合金扩散连接接头处的相组成为γ-TiAl、Ni2AlTi、Ni3Ti、(NiCr)ss 相、γ 相。而高Nb-TiAl合金/Ti/Cu/Ni-Cr-W高温合金扩散连接接头处的相组成为Ti3Al、Tiss、Ti2Ni、rich Cu-NiAlTi、α2-Wss、Ni2AlTi、(NiCr)ss 相、γ相。此外,由于Cr和W的扩散速度较慢,Cr和W原子主要偏聚在靠近Ni-Cr-W高温合金的区域。Ti/Cu箔的加入有利于界面处元素的扩散和反应,可以有效避免微裂纹的产生。     

TiAl/Ti/Nb/GH99扩散连接接头的界面组织结构及接头强度

采用Ti/Nb复合中间层对TiAl与镍基高温合金(GH99)进行扩散连接.采用扫描电镜、电子探针和X射线衍射等手段对连接接头的生成相及界面组织结构进行分析,采用抗剪强度测试对接头的连接强度进行评价.结果表明,GH99/Nb/Ti/TiAl的典型界面结构为GH99/(Ni,Cr)ss/Ni3Nb/Ni6Nb7/Nb/(Ti,Nb)ss/α-Ti+(Ti,Nb)ss/Ti3Al/TiAl.当连接温度为900℃,连接时间为30 min,连接压力为20 MPa时,所得接头抗剪强度最高为273.8 MPa.随着连接温度的升高,界面组织结构及反应层厚度发生变化.当连接温度T>900℃时,界面处生成对接头强度有不利影响的Ni6Nb7反应层;根据试验结果,进一步分析了各反应层的形成过程,揭示了GH99/Nb和Nb/Ti/TiAl的界面扩散反应机制.     

Ti2AlNb合金瞬时液相扩散连接接头界面组织及性能分析

采用Ti/Ni作为中间层实现了Ti2AlNb合金的连接(transient liquid phase, TLP)，研究了TLP连接接头的界面组织及其形成机制，并且分析了不同保温时间对接头界面组织和力学性能的影响规律. 结果表明,Ti2AlNb合金TLP连接接头主要表现为等温凝固区和冷却凝固区两个明显的特征区域. 接头的典型界面组织为Ti2AlNb/B2/Nb3Al+B2+τ3+Ti2Ni/ Ti2AlNb. 随着保温时间的延长，接头中Nb3Al和Ti2Ni相消失，τ3相不断减少，B2相不断增多. 当连接温度为1 180 ℃，保温时间为20 min时，接头的室温抗剪强度最大，达到428 MPa，高温(650 ℃)抗剪强度达到407 MPa. 接头的断裂主要发生在冷却凝固区的τ3相上.     

Ti2AlNb相合金Ti-22A1-25Nb的TLP扩散连接

以Ti-15Cu-15Ni合金薄带作中间层,用Gleeble 1500D热-力学模拟试验机对Ti2AlNb相合金Ti-22Al-25Nb进行TLP扩散连接.研究了连接参数对接头组织演变、元素分布、接头强度及其断裂特征的影响.结果表明,接头形成过程由5个阶段组成,Nb是接头成分均匀化的扩散主控元素.适当延长保温时间和适当提高连接温度有利于获得组织与成分均匀的高强接头.保温结束后接头快速冷却时,其连接区室温组织为B2相;而采用慢冷工艺有利于促进高温β相的相变从而改善连接区组织,室温组织为B2相基体和少量α2、D相.连接温度和保温时间分别为990℃和90 min且采用慢冷工艺时,接头的室温和650℃抗拉伸强度分别为1041 MPa和659 MPa,分别达到原始母材强度的95%和81%,明显高于采用快冷工艺的接头强度.     

中间层对可伐合金4J29/钼组玻璃DM308激光焊接接头结合性能的影响

采用YLS-6000型光纤激光器对可伐合金4J29与钼组玻璃DM308进行激光焊接,研究了中间层对接头强度、界面结构和界面结合机理的影响,分析了界面元素的扩散行为. 结果表明,Mo-Mn-Ni中间层可以减少接头边缘较大的裂纹,Ni₂O₃-MnO₂-B₂O₃中间层可以减少玻璃侧的微裂纹和气泡数目;4J29/DM308激光焊接头承载能力最弱的部位为靠近玻璃侧,穿过气泡发生断裂,Mo-Mn-Ni中间层接头的抗剪切强度最大为10.96 MPa,Ni₂O₃-MnO₂-B₂O₃中间层接头抗剪切强度最大值为13.46 MPa;Ni₂O₃-MnO₂-B₂O₃中间层接头界面过渡层的厚度大约为30 ~ 40 μm,过渡层存在明显的枝晶生长,接头界面XRD相分析结果表明,界面过渡层为Fe和Si立方晶系的复合氧化物FeSiO₃和Fe₇SiO₁₀,接头界面EDS分析结果表明,Fe,Co,Ni等元素在整个界面区域内发生了扩散融合,界面结合主要靠化学反应和元素扩散连接.     

TiNiNb钎焊Cf/SiC与TC4接头组织结构

文中在钎焊温度980℃、钎焊时间15 min的条件下,采用Ti_54.8Ni_34.4Nb_10.8（原子分数,%）共晶合金粉末真空钎焊C_f/SiC复合材料与TC4钛合金.用SEM,EDS及差热分析法（DTA）观察测定了钎料组织、成分及熔点,分析了钎焊接头的微观组织结构.结果表明,Ti_54.8Ni_34.4Nb_10.8共晶钎料由Ti₂Ni及Ti（Nb,Ni）化合物组成,实际熔点为935℃.钎焊过程中,Ti和Nb元素与复合材料反应形成TiC和NbC混合反应层;钎料中的镍与TC4中的镍发生互扩散,在TC4钛合金侧形成扩散层;连接层由弥散分布的Ti（Nb,Ni）化合物和Ti₂Ni相组成.C_f/SiC与连接层界面为接头最薄弱环节,此处易形成裂纹.     

一种钛基钎料钎焊TiAl/GH536的接头界面组织及性能

采用Ti-Zr-Fe-Cu-Ni-Co-Mo钎料实现了TiAl合金与GH536合金的有效钎焊连接. 运用SEM,EDS,XRD等手段对钎焊接头的界面组织进行了分析,并检测了钎焊接头的抗剪强度. 结果表明,钎焊接头的典型界面组织由TiAl合金一侧到GH536合金一侧包括Ⅰ层(Ti₃Al + TiAl)、Ⅱ层(Al₃NiTi₂)、Ⅲ层(以AlNi₂Ti为主,并含有富铬(Cr,Ni,Fe)_SS、富镍(Cr,Ni,Fe)_SS和(Ni)_SS + TiNi₃)和Ⅳ层(以富铬(Cr,Ni,Fe)_SS为主,并含有富镍(Cr,Ni,Fe)_SS,AlNi₂Ti和(Ni)_SS + TiNi₃). 当钎焊时间为10 min时,在1 110 ~ 1 170 ℃的钎焊温度范围内,随着钎焊温度的升高,钎焊接头的抗剪强度先升高后降低. 钎焊温度对原子扩散和金属间化合物的形成有较大的影响,较低或较高的温度都会导致接头强度偏低. 1 150 ℃钎焊10 min获得的接头抗剪强度最高,为183 MPa,接头主要断裂在Ⅱ层.     

Solid-State Diffusion Bonding of Nb_(SS)/Nb_5Si_3 Composite Using Ni/Al and Ti/Al Nanolayers

Diffusion bonding of refractory Nb–Si-based alloy was performed with Ni/Al and Ti/Al nanolayers under the condition of 1473 K/30 MPa/60 min. The Nb_(SS)/Nb_5Si_3 in situ composite with the nominal composition of Nb–22 Ti–16 Si–3 Cr–3 Al–2 Hf was used as the parent material. The joint microstructures were examined by using a scanning electron microscope equipped with an X-ray energy dispersive spectrometer. Shear test was conducted for the bonded joints at room temperature.Within the joint bonded with Ni/Al multilayer, element diffusion occurred between the base metal and the nanolayer, with the reaction products of AlNb_2 + Ni_3 Al, NiAl and AlNi_2 Ti phases. The average shear strength was 182 MPa. While using Ti/Al multilayer, the interface mainly consisted of TiAl,(Ti,Nb)Al and(Ti,Nb)_2 Al phases, and the corresponding joints exhibited an increased strength of 228 MPa. In this case, the fracture mainly took place in the TiAl phase and presented a typical brittle characteristic.     

热处理对Ti2AlNb线性摩擦焊接头组织与硬度的影响

对Ti₂AlNb合金进行了线性摩擦焊试验以及焊后热处理研究. 着重分析了Ti₂AlNb合金线性摩擦焊接头焊合区,热力影响区的显微组织特点以及组织演变规律,结合焊后热处理,探讨了热处理温度对接头的影响规律. 试验结果表明,采用线性摩擦焊可实现Ti₂AlNb合金可靠连接,接头无微裂纹、孔洞等缺陷. 焊态Ti₂AlNb合金接头的焊合区为亚稳态β组织和极少量的变形α₂相,热力影响区含变形α₂相和O相,以及亚稳态β相. 热处理后,针状O相在亚稳态β相中析出,并随着热处理温度升高(从700 ~ 900 ℃)而长大. 700 ℃热处理后,接头显微硬度明显升高,但随着热处理温度的升高,显微硬度下降.     

TiZrNiCu钎焊(Cf-SiCf)/SiBCN与Nb的界面产物及机理分析

采用TiZrNiCu钎料来实现改良的超高温陶瓷（C_f-SiC_f）/SiBCN与金属Nb的钎焊连接,研究了温度、时间对界面组织及力学性能的影响规律,对连接机理进行了分析. 结果表明,在900 ℃/20 min的工艺参数下,（C_f-SiC_f）/SiBCN-Nb接头室温抗剪强度最高达到36 MPa,接头典型的界面结构为Nb/Ti-Nb固溶体/（Ti, Zr）₂（Cu, Ni）/Zr₅Si₃ + Ti₅Si₃/TiC + ZrC/（C_f-SiC_f）/SiBCN. Cu元素在钎焊过程中逐渐从钎料扩散陶瓷母材中,通过与SiC反应生成Cu-Si脆性化合物进一步促进（C_f-SiC_f）/SiBCN陶瓷的分解,同时Cu-Si相是接头断裂路径由钎料层扩展到陶瓷侧的主要原因;保温时间过高时,陶瓷的分解程度增加,接头断裂在陶瓷内部;而温度过高时,固溶体前端与钎料层物相差异增大而引起了贯穿钎料层的裂纹.     

The role of Fe and Ti additions in the microstructure of Nb–18Si–5Sn silicide-based alloys

The effects of Fe and Ti on the microstructure and hardness of the as cast and heat treated Nb–24Ti–18Si–5Fe–5Sn (NV8) and Nb–45Ti–15Si–5Fe–5Sn (NV4) alloys were studied. The microstructure of NV8-AC consisted of (Nb,Ti)_ss, (Nb,Ti)₃Sn, (Nb,Ti)₅Si₃, (Nb,Ti)₃Si, FeNb₄Si, and Fe₂Nb₃ and a Ti rich oxide. The microstructure of NV8-HT consisted of (Nb,Ti)₃Si, (Nb,Ti)₃Sn and the Ti rich oxide. In NV8 the formation of Nb₅Si₃ was destabilised, the stability of Nb₃Si was enhanced and the eutectic between Nb₅Si₃ and the solid solution was suppressed. The microstructure of NV4-AC contained Ti rich and Nb rich solid solutions, 3-1 and 5-3 silicides. The FeNb₄Si and Fe₂Nb₃ phases and the Ti rich oxide observed in NV8-AC were not formed in NV4-AC. The microstructure of NV4-HT consisted of (Ti,Nb)₃Sn, β(Ti,Nb)_ss, (Ti,Nb)₃Si and (Ti,Nb)₅Si₃ phases. The solubility of Fe in the Ti-based 3-1 silicide was significantly lower than in the Nb-based 3-1 silicide. The β(Ti,Nb)_ss + (Ti,Nb)₅Si₃ → (Ti,Nb)₃Si transformation was enhanced in NV4. The effects of Fe and Ti on the hardness of Nb–18Si–5Sn-based alloys, and of alloying elements on the hardness of Nb₃Sn, Ti₃Sn, and Nb₃Si, Ti₃Si, and Ti and Nb base 5-3 silicides are discussed.     

一种新型钛基钎料合金对γ-TiAl合金的钎焊性

在钎焊温度范围为1050 ~ 1125 ℃下保温10 min,采用非晶Ti-Zr-Cu-Ni-Co-Mo钎料成功地实现了Ti-47Al-2Nb-2Cr-0.15B (原子分数,%)合金钎焊连接. 运用SEM,EDS,XRD,TEM和维氏硬度仪等分析研究了铸态和箔带钎料显微组织、温度(900 ~ 1125 ℃)和保温时间(0 ~ 15 min)对铸态钎料在TiAl基合金表面上润湿铺展面积的影响,以及钎焊接头中界面显微组织和维氏硬度在不同钎焊温度下的变化规律. 结果表明,随着温度和保温时间的增加,铸态钎料在TiAl合金母材表面润湿铺展面积的增幅先增大后减小. 钎焊接头界面组织主要包括TiAl母材层,α₂-Ti₃Al+AlCuTi (层Ⅰ)和γ-(Ti, Zr)₂(Ni, Cu)+α-(Ti, Zr)(层Ⅱ). 钎缝中各区域的硬度均随着钎焊温度的增加而增加,1125 ℃时获得最大值为872(±8) HV,主要与钎缝中生成的硬脆金属间化合物(Ti, Zr)₂(Ni, Cu)和α₂-Ti₃Al有关.     

Ag-Cu钎料钎焊ZTA陶瓷与TC4钛合金

使用Ag-Cu钎料钎焊ZTA陶瓷与TC4钛合金,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等设备分析了钎焊接头界面组织,阐明了反应机理,并研究了钎焊温度对接头界面组织和力学性能的影响. 结果表明,钎焊接头的界面结构为ZTA陶瓷/TiO+Ti₃(Cu,Al)₃O/Ag(s,s)/Ti₂Cu₃/TiCu/Ti₂Cu/α+β-Ti/TC4合金. 随着钎焊温度的升高,钎缝中Ag基固溶体层变薄,Ti-Cu金属间化合物层变厚,当钎焊温度达到890 ℃时,Ti-Cu金属间化合物几乎占据整了个钎缝区域. 随着温度的升高,接头抗剪强度先增大后减小,在钎焊温度为890 ℃时,接头的室温抗剪强度达到最大值,其值为43.2 MPa.