添加石墨对Ni-Cr合金保护气氛钎焊金刚石磨粒界面组织的影响

钎焊单层金刚石工具磨粒具有高的出刃和把持力,但在高温钎焊过程中易造成金刚石较大的热损伤,利用在Ni-Cr合金中添加适量的石墨,期望能够阻止金刚石石墨化,降低金刚石焊后热应力和过度反应。采用添加质量分数为0%、1%、2%石墨的Ni-Cr合金作为钎料对金刚石进行保护气氛钎焊试验,钎焊温度1 050℃保温5 min,利用扫描电镜对焊后金刚石的形貌和焊缝组织进行分析,测试钎缝的显微硬度。结果表明,添加1%石墨的钎料对金刚石润湿性较好,添加的C元素能够与Cr元素反应后形成碳化物,其中部分Cr3C2在金刚石表面形核长大,并与金刚石有一定位向关系,Cr7C3的形貌由实心转变为空心,钎缝中形成簇状共晶石墨,显微硬度由630 HV0.2下降到580 HV0.2,有利于金刚石磨粒的后期出露和降低热应力。     

钎焊金刚石工具性能影响因素研究

钎焊金刚石工具的性能直接影响被加工工件的加工质量及工具寿命。通过对钎焊金刚石不同钎料、钎焊气氛、钎焊金刚石界面结构与微观形貌的研究,得出不同钎料和钎焊气氛对钎焊金刚石工具的作用实质为产生了不同的钎焊金刚石界面结构与微观形貌。钎焊金刚石界面结构与微观形貌是影响金刚石工具性能直接原因。     

钎焊气氛对金刚石钎焊性能的影响

主要利用Cu-10Sn-5Ti钎料粉末,在空气、Ar气保护和真空气氛下分别对金刚石进行钎焊试验,通过扫描电子显微镜观测金刚石钎焊形貌、X射线衍射仪分析界面生成物成分、激光拉曼光谱仪检测金刚石石墨化程度、磨损试验分析金刚石破损形式等手段,考察研究不同钎焊气氛对金刚石钎焊性能的影响。试验结果表明,在空气中钎焊时,钎料粉末出现了一定的氧化,生成的氧化膜阻碍了界面反应的充分进行,对钎焊性能有一定的影响,金刚石也出现了较严重的热损伤,磨削过程中出现了少数部分颗粒脱落的情况;而在Ar气保护和真空钎焊时,钎料充分润湿和铺展,实现了对金刚石的高强度把持,金刚石石墨化程度很小,金刚石主要经历了完整、小块破碎、大块破损、磨平等正常磨损形式,金刚石利用率高。     

两种钎焊金刚石工具微观结构的对比分析

分别利用真空电阻炉中钎焊和氩气保护下高频感应钎焊制作单层钎焊金刚石工具,借助SEM、EDS和XRD等分析了两种工具的微观结构。结果表明：电阻炉中钎焊的金刚石一钎料界面上有两层结构,内层产物是Cr3C2,外层产物是Cr7C3;高频钎焊的金刚石一钎料界面上仅有单层产物Cr3C2。这两种工艺制作出来的工具,其界面结构虽有差别,但都存在化学冶金结合,足以保证金刚石和钎料层之间具有较高的结合强度。     

Al_2O_3陶瓷与Q235钢的活性钎焊

采用二元Cu-Ti活性钎料连接氧化铝陶瓷与Q235钢,研究了反应温度、保温时间等钎焊工艺对接头组织与接头强度的影响,分析了接头的微观组织和界面产物。试验结果表明,界面分为3层结构,即液态钎料填充陶瓷微孔形成的反应层、合金钎料层、钢侧扩散层。XRD分析结果表明,界面产物为Cu3Ti3O、TiFe、TiFe2和Cu基固溶体。钎焊温度1050℃,保温时间30min时,接头抗剪强度达到99.3MPa。     

金刚石与金属基体钎焊机理的研究

通过在低熔点合金中添加Ti、Cr、V、Mo等强碳化物形成元素 ,在液相下与金刚石表面界面反应生成碳化物膜 ,可改善合金钎料对金刚石表面的浸润性 ,实现钎料对金刚石的牢固粘结。分析了影响钎焊质量的主要因素 ,为高性能金属基金刚石工具的制造提供了理论和实践依据。作为应用实例之一 ,介绍了单层钎焊金刚石砂轮的工艺优势。     

添加Cr粉改善Ag-Cu-Zn合金钎焊金刚石性能及其界面微观结构

在Ag-Cu-Zn合金钎料中添加Cr粉,将混合钎料用于钢基体上的金刚石高频感应钎焊。钎料对金刚石的润湿性较好,具有较强的把持力。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析和X射线衍射对钢基体-钎料合金-金刚石之间的界面微观结构和反应产物进行了观察和分析,发现在钎料合金靠近钢基体部分、钎料合金靠近金刚石部分以及在金刚石上都存在反应过渡层,且在钎料和金刚石之间的主要反应产物是Cr₇C₃,该反应物是钎料和金刚石之间牢固结合的主要因素。     

金刚石工具中金刚石与金属结合剂之间的界面

金属基金刚石工具中的金刚石与结合剂之间的界面微观结构对结合剂与金刚石的粘结强度、金刚石的出刃状态以及金刚石工具的使用性能和寿命都有重要的影响。本文综述了多层和单层金属基金刚石工具中的碳化物形成元素、稀土元素等在结合剂与金刚石的界面上的作用机理和界面特征的研究进展,其中重点对钎焊单层金刚石工具中金刚石—钎料之间界面的微观结构进行了分析。     

Ni—Cr合金Ar气保护炉中钎焊金刚石砂轮的研究

用活性行钎料钎焊单层金刚石砂轮与传统电镀砂轮相比具有磨锋利，寿命长等优异性能。利用Ar气谷护炉中钎焊的方法，用Ni-Cr合金粉末做钎料，迁当控制钎焊温度，保温时间和冷却速度，实现了金融石与钢基体的牢固连接，利用扫描电镜和X射线能谱，结合X射线衍射结构分析，发现在钎焊过程中Ni-Cr合金中的Cr元素分离出在金刚石界面形成富Cr层并与金刚石表面的C元素反应生成Cr3C2和Cr7C3，这是实现合金与金刚石有较高结合强度的主要因素，重负荷磨削实验表明金刚石为正磨损，没有整颗金刚石脱落。     

Ni-Cr合金真空钎焊金刚石界面微结构分析

钎焊单层超硬磨料砂轮极高的结合强度和接近理想的锋利形貌 ,使它在生产应用中显示出传统砂轮无法比拟的优异性能。这种新型超硬磨料砂轮以其卓越的磨削性能必将逐步取代传统单层电镀砂轮。本文在真空炉中用钎焊的方法 ,用Ni Cr合金钎料 ,适当控制钎焊温度、保温时间和冷却速度 ,实现了金刚石与钢基体的高强度连接。并用深腐蚀的方法处理钎焊后的试样 ,用扫描电镜、X 射线能谱仪 ,结合X 射线衍射结构分析 ,对金刚石与钎料界面微区结构进行了分析。结果表明 :在钎焊过程中 ,钎料会在金刚石界面形成富铬层并与金刚石表面的C元素反应生成Cr7C3 和Cr3 C2 ,其中Cr7C3 呈笋状生长 ,Cr3 C2 呈片状生长。Ni Cr合金与金刚石的冶金结合 ,是实现金刚石和钢基体有高结合强度的主要因素。最后通过磨削对比实验确证了金刚石与钎料有较高的结合强度     

Ni-Cr合金真空钎焊金刚石砂轮的研究

利用真空炉中钎焊的方法 ,用 Ni- Cr合金做钎料 ,适当控制钎焊温度、保温时间和冷却速度 ,实现了金刚石与钢基体间的牢固连接。利用扫描电镜 X射线能谱 ,结合金相及试样逐层的 X射线结构分析 ,剖析了Ni- Cr合金与金刚石和钢基体钎焊界面的微区组织结构 ;揭示了 Ni- Cr合金对金刚石和钢基体表面的浸润和钎焊机理。即在钎焊过程中 Ni- Cr合金中的 Cr元素分离出在金刚石界面形成富 Cr层并与金刚石表面的C元素反应生成 Cr3C2 和 Cr7C3,在钢基体结合界面上Ni- Cr合金和钢基体中的元素相互扩散形成冶金结合 ,这是实现合金层与金刚石和钢基体都有较高结合强度的主要因素。最后重负荷磨削实验表明金刚石为正常磨损 ,没有整颗金刚石脱落。     

钎料对金属/陶瓷钎焊接头残余应力的影响

采用热弹塑性有限元方法,在考虑材料性能参数随温度变化的情况下,分析了采用Ag-Cu-Ti钎料钎焊Al2O3陶瓷与镍丝钎焊接头在钎焊过程中产生的应力大小和分布情况.结果表明：钎焊过程中,在钎料与陶瓷界面的陶瓷侧会产生较大的残余拉应力,影响了钎焊接头的连接强度.在此类连接结构中,钎料对接头残余应力的影响是主要的,而钎料性能参数及厚度是决定接头残余应力大小的重要因素.在选择金属/陶瓷钎焊用钎料时,为降低接头残余应力,除考虑钎料与陶瓷的润湿性和界面反应程度外,钎料的性能参数和厚度同样重要.     

高频感应钎焊钎料、钎剂对PCD刀具焊接性能的影响

针对PCD刀具的金刚石层易石墨化、硬质合金基底难以被钎料润湿的缺陷 ,通过钎焊试验 ,分析了温度、钎料和钎剂对PCD刀具焊接性能的影响 ,提出了PCD与硬质合金或碳钢对接时母材与钎料、钎剂的优化搭配方案     

钎焊单层金刚石砂轮关键问题的研究

概述了用活性钎料将金刚石磨料钎焊到钢基体表面制作单层金刚石砂轮，比传统的单层电镀金刚石钞轮具有明显的工艺优势。分析指出了钎焊工艺用现存的关键问题，即如何实现金刚石磨料与合金钎料层高的结合强度，钎料层厚度的均匀性和金刚石磨料的有序排布。给出了可行的解决方案，即利用Ag-Cu-Cr或Ni-Cr等活性钎料与金刚石界面化学反应生成的Cr7C3和Cr23C7，实现钎料层与金刚石间的高强度结合；通过化地貌优化，优化出磨粒排布方式，然后按优化的结果排布磨料。     

TiNi形状记忆合金与不锈钢钎焊接头的微观组织与性能

采用含Ag50％~68％、Cu10％~30％、Zn12％~20％、Sn0％~10％的银基钎料,通过激光钎焊,改变钎焊 有效热输入(激光输出功率和钎焊时间),研究了TiNi形状记忆合金与不锈钢异质钎焊接头的微观组织和性能。结 果表明:AgCuZnSn钎料对TiNi形状记忆合金和不锈钢的润湿性较好,钎焊接头界面平整、致密,与TiNi形状记 忆合金形成的界面反应层较窄,而与不锈钢形成的界面反应层较宽。钎焊有效热输入对TiNi形状记忆合金热影响 区组织和性能影响较大。钎焊有效热输入量过高,将导致TiNi形状记忆合金侧热影响区组织晶粒粗大、硬度降低、 塑性提高。严格控制钎焊工艺参数可以获得具有较高抗拉强度、形状记忆效应和超弹性的TiNi形状记忆合金与不 锈钢钎焊接头。     

铜锡钛合金真空钎焊金刚石的界面微观结构

用铜锡钛合金钎料对金刚石和45钢进行真空钎焊,分析了钎料和金刚石结合界面的微观结构。结果表明:该钎料对金刚石有良好的润湿性,在金刚石表面生成了不连续、无规则形状的TiC层,TiC层上又生成了树枝状的锡钛化合物,该化合物在界面起到了过渡和桥梁的作用;金刚石与45钢实现了良好的冶金结合。     

激光钎焊多层金刚石磨粒Ni-Cr合金成形工艺研究

为实现多层金刚石磨粒逐层激光钎焊成形,从单道扫描到单层扫描,再到多层扫描,系统研究了镍铬合金与金刚石磨粒的多层激光钎焊工艺。通过提取钎焊道与层的截面成形特征参量,对钎焊层截面成形质量进行参数化评价,并结合钎焊层表面形态,对钎焊层综合成形特性进行评价和讨论,研究了工艺参数对钎焊成形的影响。研究结果表明：激光功率与扫描速度是影响钎焊成形的重要因素,不仅影响着合金粉末的熔合程度、熔池宽度,还影响金刚石的分散状态和钎料对金刚石的浸润包裹性,最终影响钎焊层的平整性。当道与道之间的搭接率为30%~40%时,钎焊成形质量较好。在采用逆向扫描策略,扫描道数为10、固定激光功率为700 W、扫描速度为15 mm/s、光斑直径为1.5 mm、搭接率为30%的条件下,实现了多层磨粒的激光逐层钎焊成形,钎料对金刚石浸润包裹充分,钎焊层中间区域平整连续,整体成形质量好。     

添加Ni-Cr-B-Si的Cu基复合钎料真空钎焊金刚石界面微结构

为了降低钎焊金刚石的热损伤和调控钎料性能,采用添加适量Ni-Cr-B-Si的Cu基钎料对金刚石磨粒进行真空钎焊试验。采用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪对金刚石焊后形貌、界面微结构、钎料组织进行了分析。结果表明：添加20%Ni-Cr-B-Si的CuSn混合粉能够与金刚石实现化学冶金结合,金刚石热损伤降低明显,焊后形貌完整,表面基本光滑,并在金刚石表面的不同晶面生成了不同类型和形貌的碳化物。钎料凝固过程中首先析出α-Cu枝晶,经过包晶转变和共析转变,形成了α-Cu枝晶、Cu5.6Sn、Cu3Sn、Ni3Sn和共析α-Cu。随着Ni-Cr-B-Si含量的增大,钎料的硬度在增大,当添加量为20%时,硬度达到360~400HV0.2。     

ZrO2陶瓷与钛合金非晶钎焊

由于陶瓷的线膨胀系数与金属的线膨胀系数相差很大,因此在通过焊接连接陶瓷与金属时,热作用势必会在接头区域会产生幅值较大的残余应力,进而降低接头的力学性能,严重时甚至会导致连接陶瓷接头的断裂。这使得陶瓷与金属的连接是一个广受关注但又未能得到很好解决的科学问题。采用非晶钎料实现ZrO2陶瓷与Ti-6Al-4V合金的钎焊连接,研究焊接工艺参数对接头的组织与性能的影响。结果表明接头界面组织结构为ZrO2陶瓷/Cu2Ti4O+(Ti,Zr)2Cu/TiO+Ti2O/CuTi2+(Ti,Zr)2Cu/ CuTi2/Ti-6Al-4V合金。钎焊温度、保温时间和冷却速度对界面组织结构有最大的影响,主要体现在反应层的厚度和脆性(Ti,Zr)2Cu相的变化。接头的剪切强度随钎焊温度、加热时间和冷却速度的增加而降低。最佳工艺参数为焊温度1 173 K,保温时间10 min,冷却速度5 K/min,其钎焊接头剪切强度可以达到165 MPa。     

CuSnNiCr真空钎焊金刚石界面微结构分析

为降低钎焊金刚石的热损伤和制造成本,采用CuSnNiCr单质金属粉作为钎料,对金刚石磨粒进行了钎焊实验。采用SEM、EDS及XRD对金刚石焊后界面微结构、钎料组织进行了分析。结果表明：适合钎焊金刚石的活性成分为Cu75Sn15Ni5Cr5,该钎料能与金刚石实现化学冶金结合,熔点适中,润湿性较好。金刚石焊后形貌完整,表面基本光滑,表面生成了连续片状（Cr,Fe）7C3。钎料凝固过程先结晶出αCu枝晶,经包晶转变和共析转变,形成了αCu枝晶、Cu5.6Sn和共析αCu,钎料的显微硬度大约为200～250HV0.2。