铜/硬铝T2/LY12复合板的生产工艺研制

本文主要介绍了导热率优异的散热材料——铜/硬铝T2/LY12复合板的生产方法,利用爆炸-轧制方法生产出尺寸精确、性能优良的双金属复合板。为薄复层铜/铝复合板的生产提供了合理的工艺方法。     

ZChSnSb11-6/20号钢双金属复合材料的扩散连接

为了获得较高的界面结合强度,对20号钢表面采用热浸镀锡处理后,进行液固扩散连接,制备ZChSnSb11-6/20号钢双金属复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)表征了ZChSnSb11-6/20号钢结合过渡区的形貌及其元素分布,并对其硬度和界面结合强度进行检测。结果表明:通过20号钢热浸镀锡后,再进一步进行液固扩散可以制备结合面均匀稳定的ZChSnSb11-6/20号钢双金属复合材料,20号钢中Fe与Sn形成一层互扩散组织的结合过渡层,实现了20号钢与巴氏合金ZChSnSb11-6的冶金结合;结合过渡区的硬度明显高于两侧基体的,界面结合强度可达60.15MPa。     

316L不锈钢/T2紫铜热等静压扩散连接接头的微观组织与力学性能

采用热等静压(hot isostatic pressing,HIP)工艺对棒材316L不锈钢/T2紫铜进行连接,分析连接界面微观组织和力学性能.结果表明,在塑性变形和扩散反应的连接机制下,异种金属连接接头结合良好,两侧基体元素发生了明显的互扩散,最终形成了3.9μm厚的扩散层,扩散层分为两侧的扩散影响区(diffusion affected zone,DAZ)和中间反应层(reaction layer,RL),扩散层及其附近的T2紫铜侧有树枝状的γ-Fe相、条状α(Cu, Ni)相和不规则块状富Cr相析出.硬度试验结果表明,连接接头硬度要高于较弱T2紫铜母材,接头平均硬度为94 HV0.1,未出现硬度突变的现象,表明接头没有脆性金属间化合物生成,拉伸试验最终在T2紫铜母材断裂,断裂机制为韧性断裂,最大抗拉强度为165 MPa,接头及其附近析出相的弥散分布形成了第二相强化机制,阻碍位错的运动,最终使得连接接头具有较高的硬度和较好的结合强度.     

CuCr/1Cr18Ni9Ti双金属复合材料的真空扩散连接

采用真空扩散连接法制备了CuCr/1Cr18Ni9Ti双金属复合材料,研究了熔铸温度对结合区组织形貌、界面反应层宽度和界面区域显微硬度的影响。结果表明,在1090℃下连接的CuCr/1Cr18Ni9Ti复合材料界面析出相颗粒的尺寸和分布最均匀,反应层也最宽,界面反应层的显微硬度呈现凸起趋势。     

铜钨/20钢双金属的液相扩散连接

本文首先研究了铜钨合金与20钢的直接扩散连接,发现整体材料在过渡层在铜钨近过渡层界面产生了脆性的Fe2W金属间化合物薄层,恶化了接头结合质量。为了解决此问题,引入Cu-2wt.%Cr夹层,在1200℃~1380℃的范围内制备了的铜钨/20钢整体材料。加入夹层后在铜钨与20钢界面形成了一个完整的冶金过渡层,消除了直接扩散连接过程中产生的Fe2W脆性金属间化合物薄层,在光镜下观察到界面过渡层由浅色的基体包围的深色蠕虫状组织构成,XRD与EDS能谱分析结果表明,其中的浅色基体为铜基体,黑色蠕虫状组织为富铁相。随着扩散连接温度的升高,界面过渡层中的深色蠕虫状组织由20钢一侧向铜基体中延伸,并不断长大。1250℃扩散连接时,深色蠕虫状组织均匀分布于整个过渡层。并对不同温度下的铜钨20钢复合材料进行了室温力学性能测试,发现1250℃时界面强度达到最大,为145Mpa。利用SEM对拉伸断口形貌观察,发现整体界面平整无韧窝,由Cu相韧性撕裂棱与平整的富铁相区域组成。     

T91/12 Cr2MOWVTiB异种钢的瞬时液相扩散连接双温工艺研究

用FeNiCrSiB非晶合金箔作中间层,氩气保护,采用瞬时液相扩散连接双温工艺对T91/12Cr2MoWVTiB异种钢管进行了连接。瞬时液相扩散连接双温工艺首先把试样加热到较高的温度短时保温,然后降温到连接温度进行等温凝固。研究了不同等温温度下接头的界面特征,分析了不同连接温度下接头的界面形态和成分分布,研究表明,T91/12Cr2MoWVTiB钢瞬时液相扩散连接双温连接工艺为1 260℃,加热40 s,等温凝固温度1 230℃,保温4 min,连接压力6 MPa,中间层为FeNiCrSiBI,可以获得界面充分结合和弯曲强度较高的连接接头。     

Al2O3P/6061Al复合材料瞬间液相扩散连接

用纯金属作中间层TLP连接颗粒增强铝基复合材料,接头存在增强相偏聚区,是接头力学性能的薄弱区域.控制增强相偏聚区是改善接头力学性能的一种有效途径.文中尝试用Cu,Al金属复合中间层TLP连接Al2O3P/6061Al复合材料,探讨了其接头的显微结构和力学性能特点.结果表明,用Cu,Al金属复合中间层能够控制接头增强相偏聚,改善接头抗剪强度.在连接温度600℃,保温时间60min的工艺条件下,10 μm Al/10 μm Cu/10 μm Al复合中间层接头增强相偏聚明显下降,接头抗剪强度110 MPa;1.5 μm Cu/10 μm Al/1.5 μm Cu复合中间层接头无明显的增强相偏聚,接头抗剪强度123 MPa.     

T2紫铜搅拌摩擦焊工艺

对5 mm厚T2紫铜开展了搅拌摩擦焊工艺的研究,分析了焊接工艺参数对焊缝表面成形、接头宏观形貌、显微组织及力学性能的影响。结果表明,在较宽的焊接工艺参数范围内均可得到无内部缺陷的接头。接头宏观形貌由焊核区、热机影响区、热影响区和母材组成。随着搅拌头旋转速度的增加或焊接速度的降低,碗形的接头的宏观形貌轮廓逐渐模糊,焊核区的晶粒逐渐粗化,接头的抗拉强度逐渐降低。当焊接工艺参数为400 r/min,200 mm/min时,接头的抗拉强度最高,达到母材的95.9%,S线对接头拉伸性能无影响。热影响区的显微硬度值最低,与接头的断裂位置一致。     

连接压力对TLP连接T91/12Cr2MoWVTiB过程及接头性能的影响

不同压力条件下采用FeNiCrSiB中间层对T91/12Cr2MoWViB异种耐热钢进行瞬时液相扩散连接,结果表明:连接压力在其连接过程中起着减少扩散阻力,排除多余液相,提高连接效率的作用,随着压力的增加,由2MPa到6MPa,连接区域的宽度越来越窄,组织成分越来越均匀,接头性能也得到提高,同时连接压力的施加减少了完成等温凝固所需的时间.     

T2紫铜薄板的低温拉伸性能

在-60～20℃下,对9种不同厚度的T2紫铜薄板试样进行低温拉伸试验,研究了板材厚度和温度对T2紫铜薄板拉伸性能的影响。结果表明：T2紫铜薄板的抗拉强度和屈服强度对厚度的敏感性较大,随着板厚的不断增加,呈先增加后减小然后趋于稳定的变化趋势;在-60～20℃下,T2紫铜薄板的拉伸性能对温度的敏感性低,抗拉强度和屈服强度的增幅不超过10%,屈强比和伸长率基本不变。采用非线性拟合方法,建立了T2紫铜薄板的抗拉强度、屈服强度的低温-板厚双参数评价模型,预测结果表明双参数模型能够对T2紫铜薄板的低温拉伸性能进行准确预测。     

金刚石/铜复合材料的SPS扩散连接界面组织及力学性能

对金刚石/铜复合材料进行SPS扩散连接试验,并对其连接接头进行了界面扩散分析和剪切性能测试,研究了SPS扩散连接工艺参数对连接界面组织和力学性能的影响。结果表明,随着连接温度升高和保温时间增加,金刚石/铜连接接头扩散界面区域的孔洞和空隙等缺陷减少,元素扩散充分,W逐渐向Cu方向扩散,与母材相比,连接界面W2C相和W相减少。随着扩散连接品质提升,热导率随之增加,焊接接头的最大剪切力和剪切强度增大,剪切断面形貌逐渐产生大量解理面和断裂台阶,并伴有少量撕裂棱,断裂机制由脆性过渡到半解理韧性断裂。扩散温度为750℃,保温时间为90 min时,连接界面整体扩散结合品质较高,剪切强度达到48.83 MPa,热导率为347.73 W/（m·K）。     

镁/铝层状复合材料的扩散连接制备及界面特性

采用扩散连接制备了镁/铝层状复合材料,进而采用热处理改善界面结合性能,最后利用纳米压痕技术初步研究了复合材料的界面结合状况。结果表明,采用400℃/30MPa/10min、400℃/40MPa/10min和400℃/30MPa/20min3种条件均可获得连接较好的层状复合材料,但400℃/30MPa/10min条件下扩散层不明显;利用热处理可以改善界面结合状况,对于扩散层明显的复合材料,热处理可以大大增加扩散层厚度;扩散层的纳米硬度比基体高约3倍,弹性模量介于镁合金的与铝合金的之间。     

(TiC-TiB2)-Ni复合材料与Ti的同步扩散连接

为克服陶瓷材料脆性大的缺点,采用自蔓延高温合成法(SHS)实现(TiC-TiB2)-Ni复合陶瓷的制备及其与Ti板的同步扩散连接,中间采用TiAl过渡层.采用扫描电镜(SEM)对试样连接界面和剪切断口的形貌进行了观察,采用硬度和剪切强度对连接界面的力学性能进行表征.试验结果表明,以TiAl金属化合物作为过渡层,可以使(...     

铝基复合材料的非真空扩散连接

本文介绍了一种铝基复合材料扩散连接的新方法--非真空扩散连接,包括工艺试验过程、获得的主要试验结果以及对结果的分析和讨论,并提出了采用接头连接效率和接合区百分数评价接头性能的指标体系以及用于解释铝基复合材料非真空扩散连接机制的模型.     

放电等离子烧结制备YG20C/Cr12MoV双金属复合材料

用M42和YG20C质量比为2∶1的混合粉末,利用放电等离子烧结技术制备了YG20C/Cr12MoV双金属复合材料,并对过渡层与Cr12MoV、YG20C两侧界面的微观组织、元素扩散及显微硬度进行了分析.结果表明,Cr12MoV钢内表面有一层宽度约为60 μm的晶粒异常长大区,其硬度较低,对复合材料的连接性能产生不利影响;SPS烧结过程中,粉末颗粒之间的火花放电使Cr12MoV钢表层产生高温是造成晶粒异常长大、脱碳和贫Cr的主要原因;过渡层与Cr12MoV、YG20C界面过渡区宽度分别约为60 μm和40μm,两界面处元素发生扩散,显微硬度呈梯度增加,连接性能良好.     

纯铝/硬铝双金属界面裂纹扩展过程的SEM原位观察

应用扫描电子显微镜原位拉伸方法研究了纯铝/硬铝爆炸焊接界面微观断裂机制.结果表明:在单向拉伸情况下,在夹杂和应力集中等薄弱位置萌生的界面微裂纹为典型扩展金属/金属界面裂纹机制;微裂纹以脆性方式导致界面分离,或以其裂尖区域位错发射的延性方式长大;主裂纹和微裂纹以通过在界面一侧金属中其间韧带断裂方式连接,最后失稳扩展.在扩展路径上,界面和金属交替出现,且界面的断裂韧性不如相应单一材料的断裂韧性.     

T2铜/2A50铝合金锻接扩散焊工艺及显微组织分析

采用锻接扩散焊法进行了T2铜／2A50铝合金异种材料的焊接。利用显微硬度、能谱分析（EDS）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）等测试方法对接头界面附近的显微组织进行分析。试验结果表明，T2铜／2A50铝合金，采用先锻接，后加热到515～525℃之间，保温180min，并在加热和保温过程中通过特殊的夹具提供给试样压力，能得到冶金结合的T2铜／2A50铝合金接头，接头界面处出现了明显的焊缝。     

SiCp/ZL101A复合材料半固态振动扩散钎焊

采用振动辅助下半固态扩散钎焊成功地焊接了SiCp/ZL101A复合材料.在连接过程中,施加了两次低频振动.第一次施加振动进行焊接时,钎料被加热至固液态.在此时钎料的半固态特征的获得是振动焊接成功的关键.半固态钎料的获得,可使钎料在焊接中不易被挤出.并且半固态钎料也加剧了钎料对基体表面的摩擦作用,从而促进了基体表面的氧化膜的破碎.然而,在一次振动焊接后的焊缝中的气孔限制了接头强度的提高.随后施加520℃的第二次振动,促使焊缝中的气孔被排除.此时接头的抗剪强度提高到160MPa.     

铝基复合材料与铝合金的TLP扩散连接

采用TLP扩散连接方法对铝合金与SiC颗粒增强Al基复合材料进行了连接试验研究，应用扫描电镜和能谱分析技术对TLP连接接头进行了微观组织观察和接头区域各元素的浓度分布测试。结果表明，SiC颗粒增强铝基复合材料与铝合金连接接头区域连接界面向铝合金一侧偏移，接头区域溶质原子浓度分布非常不均匀，由于溶质原子扩攻速度以及中间层和母材冶金反应的不同，导致铝基复合材料与铝合金的TLP扩散连接过程存在明显的非对称性。     

搅拌摩擦加工修复AA5083/T2紫铜爆炸复合板界面

基于多道次搅拌摩擦加工(M-FSP)修复AA5083/T2紫铜爆炸复合板的界面缺陷,探讨界面形貌和界面结合机制.结果表明,搅拌摩擦加工过程中的高旋转速度和低前进速度会产生更多的热量.当旋转速度设定在1200 r/min,前进速度设定在30 mm/min,搭边量设定在2/24时,AA5083/T2紫铜复合板经多道次搅拌摩...