真空钎焊不锈钢接头组织及扩散处理研究

采用BNi-2,BNi-5这2种镍基钎料真空钎焊1Cr18Ni9Ti不锈钢.利用金相分析,X射线衍射物相分析方法对钎焊接头组织特性、相组成和扩散处理后组织进行了研究.结果表明:在真空钎焊过程中,钎料和母材中元素产生明显扩散;扩散处理能够消除钎缝中化合物相,使接头组织均匀化.     

钎焊温度对镍基合金真空钎焊接头组织及硬度的影响

用镍基钎料真空钎焊镍基合金时钎焊温度对钎料中Si、B等元素的扩散有重要作用,因此采用3种钎焊温度对其进行真空钎焊,研究了1080、1110和1140℃钎焊温度下钎缝的微观组织、元素分布及显微硬度等.结果表明,随着钎焊温度的升高,钎料中元素向母材扩散越充分,钎焊温度为1140℃时,钎缝组织基本为固溶体.     

钎焊工艺参数对纯Ni真空钎焊钎缝组织的影响

为了研究Ni元素对镍基钎料钎焊接头组织的影响,以及更好的理解不同钎焊工艺参数下钎焊接头的凝固现象及金属间化合物的形成行为,文中采用BNi-2+40%BNi-5的混合钎料对纯Ni进行真空钎焊,运用金相分析、扫描电镜分析(SEM)、能谱分析(EDS)及电子探针分析对钎焊接头显微组织、钎缝成分分布和相组成进行了研究.结果表明...     

镍基钎料钎焊不锈钢的钎缝组织及工艺的研究

研究了常用镍基钎料BNi-2钎焊1Cr18Nj9Ti不锈钢的钎缝组织特征和相组成以及采用扩散热处理和加压钎焊工艺对钎缝组织的影响,钎缝宽度对接头性能的影响.研究结果表明,采用合适的扩散热处理和加压钎焊工艺可以有效的消除钎缝组织中的脆性化合物相,合适的钎缝宽度可以提高钎焊接头的物理性能.     

钛合金仿莲房特征芯体夹层结构钎焊组织与性能

针对TC4钛合金仿莲房特征芯体与面板钎焊工艺,采用TiZrCuNi钎料,开展了钎焊工艺研究,并分析了主要钎焊工艺参数对钎焊界面组织和夹层结构力学性能的影响。结果表明：钎焊温度920℃,保温时间90min时, TC4钛合金仿莲房特征芯体夹层结构钎焊后界面焊合率良好,界面显微组织为均匀针状α组织和界面金属间化合物,夹层结构平压强度均值为15.14MPa。钎焊保温时间对TC4钛合金仿莲房特征芯体钎焊界面显微组织影响显著,当钎焊保温时间较短时(15min),钎料熔化后,液态钎料中Cu和Ni元素与母材反应时间较短,钎料中Cu和Ni向母材中的扩散反应不充分,钎缝区局部Cu和Ni元素富集导致Cu和Ni元素含量超过共晶成分点,钎焊保温结束后液态钎缝凝固时发生共晶反应,生成块状金属间化合物,钎焊界面主要为含有块状金属间化合物的凝固钎料组织和针状α组织;随着钎焊保温时间的增加,液态钎料中Cu和Ni元素与母材反应时间增加,钎料中Cu和Ni元素向母材中扩散反应深度显著增加,从而Cu和Ni元素在液态钎料中的含量显著降低,元素含量小于共晶成分点,钎焊保温结束后液态钎缝凝固时Cu和Ni元素固溶于β相中,避免大量块状金属化合物生成,随后β相向α相的固态相变时,共析反应生成针状α相,在针状α组织界面处生成金属间化合物。钎焊时间保温时间从15min升至90min时,由于钎焊界面金属间化合物减少,TC4钛合金仿莲房特征芯体夹层结构的平压强度逐渐增加。     

钛合金仿莲房芯体夹层结构钎焊界面组织与性能

针对TC4钛合金仿莲房特征芯体与面板钎焊工艺,采用TiZrCuNi钎料开展了钎焊工艺研究,并分析了主要钎焊工艺参数对钎焊界面组织和夹层结构力学性能的影响。结果表明:钎焊温度920℃,保温时间90min时,TC4钛合金仿莲房特征芯体夹层结构钎焊后界面焊合率良好,界面显微组织为均匀针状α组织和界面金属间化合物,夹层结构平压强度均值为15.14 MPa。钎焊保温时间对TC4钛合金仿莲房特征芯体钎焊界面显微组织影响显著,当钎焊保温时间较短(15 min)时,钎料熔化后,液态钎料中Cu和Ni元素与母材反应时间较短,钎料中Cu和Ni向母材中的扩散反应不充分,钎缝区局部Cu和Ni元素富集导致Cu和Ni元素含量超过共晶成分点,钎焊保温结束后液态钎缝凝固时发生共晶反应,生成块状金属间化合物,钎焊界面主要为含有块状金属间化合物的凝固钎料组织和针状α组织;随着钎焊保温时间的增加,液态钎料中Cu和Ni元素与母材反应时间增加,钎料中Cu和Ni元素向母材中扩散反应深度显著增加,从而Cu和Ni元素在液态钎料中的含量显著降低,元素含量小于共晶成分点,钎焊保温结束后液态钎缝凝固时Cu和Ni元素固溶于β相中,避免大量块状金属化合物生成,随后发生β相向α相的固态相变时,共析反应生成针状α相,在针状α组织界面处生成金属间化合物。钎焊保温时间从15 min升至90 min时,由于钎焊界面金属间化合物减少,TC4钛合金仿莲房特征芯体夹层结构的平压强度逐渐增加。     

Ag37.5Cu48.8Zn5.5Mn8.2钎焊Cu3Ag0.5Zr合金接头组织和性能研究

制造氢氧催化燃烧换热器所用材料逐渐向高强高导铜合金过渡,而换热器翅片和隔板的钎焊关系到换热器的热效率、服役安全性和可靠性。本文就高强高导Cu3Ag0.5Zr合金翅片与隔板的钎焊展开研究。使用箔带Ag37.5Cu48.8Zn5.5Mn8.2作为钎料,对钎缝宽度为50-200 μm的Cu3Ag0.5Zr合金接头进行钎焊,钎焊温度为840℃-900℃,保温时间为5 min-20 min。通过水淬快速冷却的方法将保温阶段钎缝处固液界面形貌保留下来,利用扫描电镜和能谱仪对接头钎缝组织和剪切断口形貌进行研究,利用万能力学试验机对接头剪切性能进行测试。研究表明：钎缝组织的形成经历了母材向钎料区溶解、富Cu相等温凝固和降温凝固三个阶段,形成了三种钎缝组织。分别为：富Ag相呈网状分布于母材和钎料区富Cu相之间、钎料区AgCu共晶组织、共晶组织和富铜相组成钎料区组织,另外CuZr相分布于界面区和钎料区,钎料区中Mn固溶于富Ag相和富Cu相中,其中CuZr相和Mn元素和接头剪切强度有一定的相关性,钎缝组织中的CuZr相对削弱了接头剪切强度,Mn元素则强化了接头剪切性能。钎焊温度、保温时间和钎缝宽度通过影响钎缝处钎焊组织、CuZr相和钎料区Mn元素含量,影响接头剪切性能。当钎缝宽度为100 μm,在870℃保温5 min时,接头剪切强度达到最大,为308.29 MPa。     

BNi68CrWB钎焊K24/GH648异种高温合金的界面形成机理

采用BNi68CrWB钎料粉末对K24和GH648异种高温合金进行钎焊连接,分析了接头典型界面组织,提出了钎焊过程反应机理.结果表明,接头由共晶区、等温凝固区和扩散区组成.共晶区由WB,CrB和镍基固溶体组成,等温凝固区为镍基固溶体,GH648侧扩散区由WB,W_xB_y,Cr_xB_y,以及沿晶界析出的镍基固溶体和少量的Cr₂Ni₃相组成,K24侧扩散区与母材差异不明显.钎焊过程由元素富集、母材溶解、等温凝固和共晶凝固四个阶段组成.其中等温凝固阶段是钎焊过程中最关键的阶段,等温凝固不完全时,钎缝中央存在共晶组织,影响接头性能.钎焊温度1 150℃,保温120 min时,等温凝固完全,接头组织均匀,力学性能最优,室温拉剪强度可达323 MPa.     

GH4738/GH3536异种高温合金钎焊接头的组织与性能

采用BNi-2镍基钎料对GH4738和GH3536异种高温合金在1 040℃×10 min条件下进行真空钎焊,通过扫描电子显微镜和能谱仪分析了钎焊接头的微观组织及物相组成,并测试了钎焊接头的高温强度。结果表明,钎缝与母材界面结合良好,且钎缝组织致密。在钎焊接头观察到3个特征组织区域,分别为元素扩散区、等温凝固区和非等温凝固区。等温凝固区由镍基固溶体组成,而非等温凝固区除了镍基固溶体外,还存在大量的Ni3Si相及少量的富含Cr,Mo的硼化物。在730℃高温条件下,钎焊接头抗拉强度为259 MPa。在拉伸过程中,钎焊接头沿非等温凝固区开裂,而Ni3Si及硼化物等脆性相内部形成的微裂纹促进了钎焊接头的断裂。     

Cu基微晶钎料高频钎焊0Cr18Ni9Nb/YG6分析

应用Cu-xSn（X=7,13．5,质量分数％）微晶钎料对0Cr18Ni9Nb不锈钢与YG6硬质合金进行了高频钎焊,分析了钎焊接头的相组成、组织形态和界面元素分布特征,探索了钎料成分和原子互扩散与接头组织之间的相关规律。结果表明,在感应钎焊过程中,Cu基微晶钎料表现出了良好的润湿性和铺展性,液态钎料与母材之间发生了一定程度的原子互扩散,实现了0Cr18Ni9Nb／YG6的焊接。钎接接头组织致密均匀,无夹渣和气孔缺陷产生。0Cr18Ni9Nb／Cu-xSn／YG6钎缝组织由α-Cu固溶体和少量金属间化合物组成,钎料中锡含量的增加使钎缝化合物数量有所增加。近界面母材组织无明显粗化现象。     

高强韧CuZnNiMn纽扣钎料钎焊截齿接头组织与性能

针对采煤、掘进机械用截齿,采用短流程方式制备了Cu-Zn-Ni-Mn纽扣型钎料.使用制备的纽扣型钎料,采用高频感应方式完成了实际产品的焊接.焊后分别对焊接接头的宏观形貌、剪切性能、剪切断口形貌、钎焊界面组织及成分进行分析.结果表明,制备的纽扣型钎料能够良好的润湿钢基体和硬质合金,钎焊填缝率达到100%;钎焊接头剪切强度260 MPa以上,剪切形貌为典型的韧窝状韧性断裂.在钢基体-钎料侧,Fe原子与Co原子出现长程扩散,形成Fe基固溶体和Fe-Co-Ni单相固溶体,钎料-硬质合金侧界面的强度依靠钎料向硬质合金内部的扩散与Co元素的固溶获得.     

Thermodynamic and kinetic simulations of high temperature brazing: microstructure evolution in CMSX-4 joints

In this study, thermodynamic and kinetic simulations with Thermo-Calc and DICTRA software were utilised to predict the microstructural evolution observed in brazing of high-strength nickel base single crystal superalloy, CMSX-4, with two commonly used filler metals (FMs), AWS BNi-2 (AMS 4777) and AWS BNi-9. DICTRA diffusion models of the Ni-B binary system were used to calculate base materials dissolution, the amount of centreline eutectic constituents and time required for complete isothermal solidification at various joint gaps. Thermo-Calc simulations using the CALPHAD technique predicted transformation temperatures and equilibrium phases of the joints based on the chemical compositions of the two FMs. Experimental brazing and characterisations of joint microstructure at various brazing temperatures, hold times and joint gaps were used to validate the simulation modelling results. Good correlation with both Thermo-Calc and DICTRA simulations and empirical data demonstrated the benefits of using this modelling approach for braze joint development and applications.     

Fe3Al合金的钎焊性能试验研究

分别采用铜基钎料及工业纯铝1060(L2)作中间层在空气炉中进行Fe3Al合金的钎焊试验。试验结果表明：采用铜基钎料钎焊Fe3Al合金与18—8钢试样,钎料对母材的润湿性良好,且在Fe3Al合金一侧出现Cu的晶间渗入现象及微裂纹;采用纯铝箔作中间层钎焊Fe3Al合金,接头区域有明显的扩散反应区,通过对接头区的显微硬度进行测定,并结合X射线衍射分析结果,发现在接头处有高硬度的脆性相(Fe2Al5)生成。     

感应加热金刚石/镍基复合涂层微观组织与性能

采用感应加热的方式,在65Mn钢基体表面制备了金刚石质量分数为10%的复合镍基涂层,利用SEM、EPMA、XRD对钎涂接头的微观组织和相组成进行了分析,研究了感应钎涂中金刚石/钎料界面的元素扩散机制和形成机制。并利用干砂橡胶轮磨损试验机测试了涂层的耐磨性能,分析了金刚石/镍基涂层的耐磨增强机制。结果表明,钎涂层中钎料合金物相主要为Ni₄B₃、(Ni,Fe)固溶体、Ni₃Si₂、CrB;金刚石与钎料合金发生了冶金反应,金刚石/钎料合金界面的C元素分布促使金刚石表面出现了双层碳化物结构,分别为金刚石侧的Cr₃C₂和在Cr₃C₂表面生长的Cr₇C₃。金刚石复合涂层的耐磨性能显著优于钢基体,涂层60min磨损失重仅0.25g,为钢对比试样磨损失重的1/12,金刚石在磨损过程中起到了阻挡犁沟扩展的作用,涂层的失效机制为镍基合金磨损和金刚石的脱落。     

Effect of Ce Addition on the Microstructure and Properties of Ag17CuZnSn Filler Metal

The effect of trace amounts of rare earth element Ce on the wettability, mechanical properties and microstructure of Ag17CuZnSn filler metal was investigated systematically by means of microstructure and spectroscopic characterizations. H62 brass and 304 stainless steel were brazed with Ag17CuZnSn-xCe filler metals. The results indicate that wettability and oxidation resistance of filler metal are remarkably improved with adding trace amount of Ce. The shear strength of brazed joint increases 29% compared to that of brazed joint without adding Ce. Moreover, it is observed that the trace amount of Ce in Ag17CuZnSn filler metal refines the brazed joint matrix microstructure. The elements diffusion is examined during the brazing process. More Ce can diffuse into the stainless steel than that of either Cu or Zn. Compared to the Cu solid solution, Fe prefers to diffuse into the Ag solid solution. When the Ce content is 0.3 wt.%, some bright and brittle Ce-bearing particles appear in the bottom of dimples which deteriorate the shear strength of brazed joint. The results of this study can stimulate the use of low-silver brazing filler metals for various applications.     

包覆钎料铝-钢螺柱焊接头组织及性能

采用包覆钎料感应加热方法,以AlSi钎料作为焊缝填充金属,对Q235钢螺柱和6061铝合金进行钎焊.利用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析等表征方法,对接头的组织、成分和相组成等进行了分析.结果表明,AlSi钎料与铝母材反应充分,Si元素扩散至铝母材形成针叶状的共晶组织,焊缝近钢侧生成一条狭窄连续的Fe-Al金属间化合物,并沿垂直于铝基体的方向生成出胞状晶,金属间化合物层由Fe2Al5和FeAl3的混合相组织组成.力学性能测试表明,接头的抗剪强度最大为65 MPa,近钢侧金属间化合物的显微硬度值较高,接头断裂在金属间化合物区域,属于延性断裂.     

不锈钢方管套接接头电子束钎焊微观组织分析

选用合理的电子束钎焊工艺参数,获得了良好的钎焊接头.用扫描电镜和能谱分析仪对钎焊接头的显微组织进行了分析.结果表明,钎料区主要是固溶体组织;母材区除了奥氏体组织外,存在铜元素的扩散.     

Ti-Ni钎焊Cf/SiBCN陶瓷接头界面组织及机理分析

使用Ti-Ni高温钎料实现C_f/SiBCN陶瓷自身连接.分别研究了钎料成分、钎料箔片叠层方式以及钎焊温度对焊接界面组织形貌的影响.结果表明,在Ni元素含量超过50%且以Ni/Ti/Ni方式叠层得到的接头界面良好,其中Ni元素深入陶瓷基体,与Si元素发生反应,在陶瓷内形成扩散层结构,扩散层内的Ni,Si元素成梯度分布,而Ti元素以化合物的形式弥散分布在焊缝中间部分的钎料层中试验发现,提高钎焊温度有利于Ni元素的扩散,在以Ni/Ti/Ni叠层、Ni元素含量低于50%时,提高钎焊温度至1 300℃得到的接头没有显著裂纹,中间层的钛化合物分布更加弥散.