Cf/Al复合材料与TC4钛合金的激光诱导燃烧合成连接

采用激光诱导燃烧合成连接方法实现Cf/Al复合材料和TC4钛合金的可靠连接.放热中间层的燃烧合成反应为连接过程提供所需能量.结合理论计算和实验,对Ni?Al?Zr中间层的化学成分进行优化设计,并对连接接头的显微组织和力学性能进行研究.结果表明,Zr的加入轻微降低中间层的放热性,但显著提高连接质量,是实现可靠连接的关键....     

Ag-Cu-Ti-(Ti+C)反应-复合钎焊SiC陶瓷和 Ti合金的接头组织

研究用合金化Ag-Cu-Ti粉、Ti粉、C粉组成的混合粉末真空无压钎焊再结晶SiC陶瓷和Ti合金,采用X射线衍射、扫描电镜和能谱仪对接头的组织结构进行了分析.结果表明:在67.6%Ag-26.4%Cu-6%Ti(质量分数)粉末中加入相当于15%～30%TiC(体积分数)的(Ti C)粉末(Ti与C摩尔比为1:1),经920℃,30 min真空钎焊,Ti和C原位合成TiC,形成以TiC晶粒强化的连接良好的复合接头;形成的TiC分布于Ag相、Cu-Ti相中;TiC的形成明显降低了接头的热应力.过量的(Ti C)粉末则导致反应不完全,容易在连接层中产生孔洞,影响接头强度;焊接过程中,Ti由钛合金扩散进入连接层,Cu也有部分从连接层中扩散进入钛合金.     

Cf/SiC复合材料与钛合金(Ti-Zr-Cu-Ni)+W复合-扩散连接

采用(Ti-Zr-Cu-Ni)+W复合钎料作为连接层,在连接温度930℃,保温时间5min的工艺参数下真空钎焊Cf/SiC复合材料与钛合金.利用SEM,EDS和XRD分析接头微观组织结构,利用剪切试验测试接头力学性能.结果表明,钎焊时复合钎料中的钛、锆与C/SiC复合材料反应,在Cf/SiC复合材料与连接层界面生成Ti3SiC2,Ti5Si3和少量TiC(ZrC)化合物的混合反应层,连接层的铜、镍与钛合金中的钛发生相互扩散,在连接层与钛合金界面形成Ti-Cu化合物过渡层.对钎焊接头进行900℃,保温60 min扩散处理后,连接层组织达到均一化,母材TC4合金侧过渡层增厚.扩散处理后接头强度为99 MPa,较钎焊接头强度65 MPa提高了52％.     

SiC颗粒增强Al复合材料的扩散反应连接试验

以Cu箔为中间层,利用金相显微镜、拉伸试验机、X射线衍射仪对SiC颗粒增强铝基复合材料进行了真空扩散反应连接试验研究.结果表明,连接表面的洁净与否对接头外观质量具有重要影响;连接温度升高,原子扩散区域增大而连接试样的整体力学性能变差;连接接头中有金属间化合物AlCu3的产生.     

Cf/SiC复合材料与Ti合金的Ag-Cu-Ti-TiC复合钎焊

以Ag-Cu-Ti-TiC复合钎料为中间层,在适当的工艺参数下真空钎焊Cf/SiC复合材料与Ti合金.利用SEM、EDS和XRD分析接头的微观组织结构,利用剪切实验检测接头的力学性能.结果表明:钎焊时,借助液态钎料,复合钎料中的Ti与Cf/SiC复合材料反应,在Cf/SiC复合材料与连接层界面形成Ti-Si-C、Ti-Si和少量TiC化合物的混合反应层;复合钎料中的Cu与Ti合金中的Ti发生互扩散,在连接层与Ti合金界面形成不同成分的Cu-Ti化合物过渡层;钎焊后,形成TiC颗粒强化的致密复合连接层,TiC的加入降低了接头的残余热应力,Cf/SiC/Ag-Cu-Ti-TiC/TC4接头的剪切强度明显高于Cf/SiC/Ag-Cu-Ti/TC4接头的.     

Cf/SiC复合材料SiC/Yb2SiO5抗氧化复合涂层研究

硅酸镱(Yb2SiO5)是Cf/SiC复合材料非常理想的抗氧化涂层材料.用脉冲CVD法在Cf/SiC复合材料上先制备SiC粘附层.用溶胶凝胶法制备粒径为200~300 nm的单相Yb2SiO5粉体,然后用PCS-SiC-Yb2SiO5浆料浸涂法制备SiC-Yb2SiO5过渡层,因PCS粘结强度大,且热解后能在原位生成SiC,故能大大增加涂层的结合力.配备低粘度、高固含量的Yb2SiO5浆料,并用浆料浸涂烧结法制备致密、细晶粒的Yb2SiO5涂层.1500 ℃静态空气中氧化实验表明:SiC/Yb2SiO5复合涂层具备优异的抗氧化性能.     

SiC/Nb/SiC扩散连接接头的界面构造及接合强度

使用Ｎｂ箔作中间层对常压烧结ＳｉＣ陶瓷进行了真空扩散连接。在最初的反应阶段，六方晶的Ｎｂ２Ｃ和Ｎｂ６Ｓｉ３Ｃｘ反应物分别在Ｎｂ和Ｓｉ侧形成。随着连接时间的增加，立方晶的ＮｂＣ和六方晶的ＮｂＳｉ２相在界面出现。试验结果表明，在１７９０Ｋ，３６ｋｓ的连接条件下所获得的扫头，其室温剪切强度达到１８７ＭＰａ，高温剪切强度超过１５０ＭＰ。     

纯锆中间层扩散连接TC4钛合金的接头组织与力学性能

采用纯Zr作中间层实现了TC4钛合金的扩散连接。通过扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)等方法分析了接头界面的微观组织,研究了扩散连接工艺参数对接头界面组织及力学性能的影响。结果表明,界面处生成了成分均匀、连续的钛锆固溶体扩散层,同时扩散层中含有大量板条状的α′-Ti(钛马氏体)相;随着连接温度的升高和保温时间的延长,扩散层的厚度逐渐增加,接头室温抗剪强度呈现出先升高后降低的趋势;当连接温度为800℃、保温时间为40 min、连接压力为5 MPa时,接头室温抗剪强度最高,达到190 MPa。     

AgCuTi-Al钎焊C_f/SiC与TC4接头分析

采用AgCuTi-Al混合粉末作为中间层,在适当的工艺参数下真空钎焊Cf/SiC复合材料和钛合金,利用扫描电镜,能谱仪和X射线衍射对接头的微观组织结构进行分析,利用剪切试验测定接头的力学性能.结果表明,在钎焊过程中,钎料中的钛与Cf/SiC复合材料中的基体SiC,碳纤维发生反应,在Cf/SiC复合材料侧形成了TiC,T...     

激光辅助高速微车削Cf/SiC陶瓷基复合材料切削力影响因素试验研究

Cf/SiC陶瓷基复合材料作为一种新型耐高温材料,在航空航天领域具有广泛的应用前景,但难加工特性带来了新的挑战。采用激光辅助高速微车削机床在Cf/SiC陶瓷基复合材料上进行外圆切削加工,以主切削力Fz 为目标,优化Cf/SiC陶瓷基复合材料的切削参数。分别采用单因素试验与多因素正交试验研究工件转速n、切削深度ap、进给速度vf与功率密度q对x、y和z 3个方向切削力的影响规律,通过方差分析法指出各加工参数对Fz影响的主次顺序及最优参数组合。试验结果表明:与常规高速微车削相比,激光辅助高速车削技术能够改善各个方向切削力大小,切削力最大降低81.436%;各试验因素对Fz的影响从大到小依次为q＞n＞ap＞vf;最优加工参数组合为：q=400 W/mm2,n=4 000 r/min,ap=20 μm,vf=20 mm/min时,Fz最佳为1.831 N。     

TiC增强Cf/SiC复合材料与钛合金钎焊接头工艺分析

采用Ag-Cu-Ti-（Ti＋C）混合粉末作钎料,在适当的工艺参数下真空钎焊Cf/SiC复合材料与钛合金,利用SEM,EDS和XRD分析接头微观组织结构,利用剪切试验检测接头力学性能.结果表明,钎焊后钎料中的钛与Cf/SiC复合材料发生反应,接头中主要包括TiC,Ti3SiC2,Ti5Si3,Ag,TiCu,Ti3Cu4和Ti2Cu等反应产物,形成石墨与钛原位合成TiC强化的致密复合连接层.TiC的形成缓解了接头的残余热应力,并且提高了接头的高温性能.接头室温、500℃和800℃高温抗剪强度分别达到145,70,39 MPa,明显高于Cf/SiC/Ag-Cu-Ti/TC4钎焊接头.     

Cu-Ti+Mo连接2D C/SiC复合材料与GH783的接头微结构与性能

采用Cu-Ti+Mo复合焊料,在真空条件下对2D C/SiC复合材料和GH783镍基合金进行连接,分析接头的显微组织结构,研究Mo含量对接头组织及性能的影响.结果表明:接头由界面反应层、应力缓解层、软金属层和扩散层4个区域组成,接头致密,无孔洞、裂纹等缺陷.随着Mo含量的增加,接头的连接强度不断增加:当Mo含量为15％(体积分数)时,接头连接强度达到最大( 141 MPa);当Mo含量大于15％时,接头的连接强度开始下降.Mo的加入,缓解了接头的残余应力、抑制了Ti对C/SiC的过度侵蚀,从而有效提高接头的连接强度.     

Ti3SiC2陶瓷与TC4合金钎焊接头微观组织及性能

采用接触反应钎焊,以Ti/Ni/Ti为中间层,实现了Ti3SiC2陶瓷与TC4合金的连接。钎焊接头的典型界面组织为：TC4/α-Ti + β-Ti + Ti2Ni/Ti2Ni + Ti3AlC + Ti5Si3Cx + TiC/Ti3SiC2。随着钎焊温度的升高和保温时间的延长,钎缝宽度增加,Ti2Ni相含量减少。钎焊温度为980 ℃时,大量的Ti2Ni相分布于反应区;连接温度为1000 ℃时,钎焊接头抗剪强度最高,达到82 MPa,断裂主要发生在陶瓷母材处;随着钎焊温度的继续提升,在反应区和TC4合金界面处出现明显孔洞,接头力学性能显著降低。此外,分析了钎焊接头的形成机制。     

C_f/SiC复合材料与钛合金Ag-Cu-Ti-C_f复合钎焊

采用Ag-Cu-Ti-Cf(Cf:碳纤维)复合钎料作中间层,在适当的工艺参数下真空钎焊Cf/SiC复合材料与钛合金,利用SEM,EDS和XRD分析接头微观组织结构,利用剪切试验检测接头力学性能.结果表明,钎焊时复合钎料中的钛与Cf/SiC复合材料反应,在Cf/SiC复合材料与连接层界面形成Ti3SiC2,Ti5Si3和少量TiC化合物的混合反应层.复合钎料中的铜与钛合金中的钛发生互扩散,在连接层与钛合金界面形成不同成分的Cu-Ti化合物过渡层.钎焊后,形成碳纤维强化的致密复合连接层.碳纤维的加入缓解了接头的残余热应力,Cf/SiC/Ag-Cu-Ti-Cf/TC4接头抗剪强度明显高于Cf/SiC/Ag-Cu-Ti/TC4接头.     

铝基活性钎料真空钎焊C_f/C复合材料焊接接头的组织及性能

用铝基活性钎料对C_f/C复合材料进行真空钎焊,并对接头的微观组织、形成机理和接头强度进行了试验研究.结果表明,使用铝基活性钎料可以实现C_f/C复合材料的连接,且在试验温度范围内,接头强度随钎料成分不同而发生变化.电子探针观察表明,钎料与C_f/C复合材料钎焊接头润湿性良好,存在成分偏聚层,这种层状结构对缓和焊接残余应力十分有利.室温下接头最高剪切强度可达16MPa.     

PIP工艺制备Cf／SiC复合材料微观结构研究

用N2等温吸附法研究了PIP工艺制备3D Cf／SiC复合材料内部微观结构。结果表明，复合材料内部为多孔结构，孔隙形状多样，平均孔径小于10nm，孔径分布集中，比表面积为3．41m^2／g。结合吸附理论，认为由B．E．T方程及F．H．H方程计算分形维数值分别反映了孔隙表面的粗糙形貌和孔隙分布复杂拓扑结构。与其它试验结果对比发现，受自身机理所限，等温吸附法仅能表征材料内纳米级中微孔，对100nm以上大孔难以测量，因而无法全面表征Cf／SiC复合材料孔隙特征。     

Cf/SiC复合材料与钛合金(Ti-Zr-Cu-Ni)+W复合钎焊分析

在适当的工艺参数下,用(Ti-Zr-Cu-Ni)+W复合钎料真空钎焊Cf/SiC复合材料与钛合金,采用SEM,EDS和XRD分析接头组织结构,利用剪切试验检测接头的力学性能.结果表明,钎焊时复合钎料中的钛、锆与Cf/SiC复合材料反应,在Cf/SiC复合材料与连接层界面生成Ti3SiC2,Ti5Si3和少量TiC(ZrC)化合物的混合反应层,在连接层与钛合金界面形成Ti-Cu化合物扩散层.增强相钨粉能有效缓解接头的残余热应力,提高接头力学性能,在连接温度930℃,保温时间20 min的工艺条件下,增强相钨粉含量为15%(体积分数)时,接头抗剪强度最高为166 MPa.     

Dehydrogenation of Hydrogenated Ti-6Al-4V Alloy

对未置氢及置氢Ti-6Al-4V合金进行了TG/DSC试验,研究了置氢钛合金的除氢行为。结果表明,当温度超过600℃时,置氢钛合金的失重规律与未置氢钛合金具有较大的差别。当加热温度在600~900℃之间时,置氢钛合金的失重随着氢含量的增加而增加。这是由于置氢合金中的亚稳相发生了分解。不考虑合金氧化的影响,置氢钛合金的最大失重与合金中的氢含量一致。置氢钛合金的最佳除氢温度为750℃。对于不同氢含量的置氢钛合金,其除氢工艺是相同的。     

Ti-50Ni钎焊TZM与ZrCp-W接头界面组织及性能

采用Ti-50Ni(at%)钎料实现了TZM合金与ZrC_p-W复合材料的真空钎焊连接,通过SEM、EDS、XRD等方法分析了接头界面的微观组织结构,研究了钎焊温度对TZM/Ti-50Ni/ZrC_p-W接头界面组织及性能的影响。结果表明:钎焊接头的典型界面结构为TZM/Ti-Mo+TiNi_3+Mo-Ti-W/Ti Ni+TiNi_3+W(s,s)+(Ti,Zr)C/ZrC_p-W。随着钎焊温度的升高,Ti-Mo固溶体层宽度逐渐增大,线状条纹增多、增宽,组织逐渐粗大,晶界变圆滑;接头的抗剪强度随钎焊温度升高先升高后降低,当钎焊温度为1340℃,保温10 min时,接头获得最大抗剪强度为146 MPa。