Ti-25Cu-15Ni钎料钎焊的TA0钛接头界面微观组织及拉伸性能

采用真空电弧熔炼法制备钛基钎料Ti-25Cu-15Ni(at.%),通过DSC、SEM和XRD分析确认该钎料的焊接温度和微观组织结构及形貌。采用该钎料钎焊工业纯钛TA0,并分析焊接接头的微观组织结构。结果表明,该钎料主要由α-Ti和Ti2Cu共晶组织构成,在1 000℃焊接温度下,在钎料/焊接母材接头界面,有大量的Ti2Cu和TiNi化合物形成。同时,在靠近母材部分存在α-Ti+TiNi共晶组织,Ni元素扩散到钛合金母材中形成针状TiNi化合物,有利于连接强度的提高。测试了在1 000℃下的不同保温时间对试样拉伸强度的影响,结果表明,1 000℃下保温30 min制备的连接件最大拉伸强度为185.65 MPa。     

钛基钎料钎焊石墨与TZM合金接头组织和性能研究

研究了钛基钎料钎焊石墨与TZM合金的钎焊组织。结果表明，使用钛合金箔为钎料能很好润湿石墨和TZM母材，通过界面反应和TLP扩散连接获得良好的钎焊组织。接头组织主要分为两层：Ti-TiC和Ti-Mo固溶体。热震循环试验证明接头再熔化温度高于1400℃，承受热应力而不失效。接头剪切强度为14．1MPa。     

超声冲-滚工业纯钛焊接接头表面性能研究

设计了一种新型的超声处理方法—超声冲-滚(UIR),以改善普通针式超声冲击(UIT)操作可控性差造成的金属材料表面粗糙度过高、表面应力分布不均匀等问题。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对比测试了普通针式UIT和UIR处理工业纯钛焊接接头表层的残余应力、特征峰强度和表面粗糙度,实验结果表明:UIR处理各条件下工业纯钛焊接接头区域残余压应力均匀程度较高; UIT处理后纯钛表层组织细化至纳米级,最小晶粒尺寸为2 A-9 min处理条件下的69.7 nm; UIT 2 A-6 min处理工业纯钛焊接接头表面粗糙度为4.6μm,仅为UIT同等处理参数下的51%。与普通针式UIT相比, UIR处理能够使工业纯钛焊接接头处的残余压应力更加均匀、表面粗糙度更低, 2 A-6 min为UIR处理改善工业纯钛焊接接头表面性能的最优工艺参数。     

TiAl合金钎焊研究进展

TiAl合金钎焊因具有无气体杂质、对母材力学性能影响小、钎料成分易控制等突出优点而被广泛应用。概述了TiAl合金的发展历程及其组织特点,重点介绍了TiAl合金钎料种类以及钎焊工艺对焊接接头组织与性能的影响,最后指出TiAl合金钎焊技术的发展方向：加强焊接接头的动态试验研究,如疲劳性能、冲击韧性及蠕变试验;从扩散机理出发,首先进行热力学和动力学分析,再根据母材成分变化设计专用钎料;进一步扩展TiAl合金钎焊技术的应用领域。     

Ti-Ni-Nb钎料钎焊βNb-Ti合金接头的微观组织及力学性能

采用65Ti-25Ni-10Nb (%,质量分数)钎料对体心立方结构的βNb-Ti固溶体合金进行钎焊,研究了钎焊条件对接头微观组织和力学性能的影响规律。研究发现,接头焊缝组织主要由{(Nb,Ti)+TiNi}共晶组织、(Nb,Ti)固溶体相、 TiNi相、 Ti_2Ni相和富Ti相组成。随着钎焊温度的升高和钎焊时间的延长,钎焊过程中钎料和基体中的合金元素发生互扩散,焊缝组织中的{(Nb, Ti)+TiNi}共晶组织和TiNi相逐向Ti_2Ni相转变,并在Ti_2Ni相内部逐渐析出富Ti相。同时,基体中的其他合金元素如Al, V和Cr元素向钎料中扩散。随钎焊温度的升高或保温时间的延长,钎焊接头的剪切强度呈先增加后降低的趋势。这主要是由于Ti_2Ni相具有较高的剪切模量,其含量的增加使钎焊接头的剪切强度增加,但随后Ti_2Ni相内部析出富Ti相使焊缝内应力增加,导致钎焊接头的剪切强度迅速降低。在1150℃钎焊15 min时, 65Ti-25Ni-10Nb/Nb-Ti钎焊接头的室温剪切强度可达到617.7 MPa。     

TiZrNiCu钎料钎焊TZM合金与ZrC_p-W复合材料界面组织与性能

采用TiZrNiCu非晶钎料实现了TZM合金与ZrC_p-W复合材料的真空钎焊连接,通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射(XRD)等方法分析了接头界面的微观组织结构、生成产物及钎焊温度对界面组织及接头性能的影响,确定了接头的断裂位置和断裂方式。研究结果表明:钎焊接头的典型界面结构为TZM/Mo(s,s)+Ti(s,s)+(Ti,Zr)_2(Ni,Cu)/Ti(s,s)+(Ti,Zr)_2(Ni,Cu)/(Ti,Zr)_2(Ni,Cu)/ZrC_pW。随钎焊温度升高,TZM一侧扩散层逐渐变宽,其内部的线状条纹变多、增宽,而钎缝逐渐变窄,靠近ZrC_p-W一侧反应层宽度变化不大,钎料向TZM一侧扩散增快、Mo及W颗粒向钎料中的溶解加快。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1020℃、保温10 min时,接头获得最大抗剪强度为121 MPa。断口分析表明,断裂位置位于TZM母材与钎缝之间的反应层,断裂方式为脆性断裂。     

Cu在纯铝基体中的扩散行为研究

制备了Al-Cu共晶合金钎料，以纯铝棒料为基体采用对接接头进行了真空钎焊。使用SEM和EDS对Cu元素的扩散现象进行了观察，初步研究和讨论了不同钎焊温度和保温时间条件下Cu元素在基体中的扩散效果和最终产物。实验结果表明：钎焊温度过低、保温时间过短时．Cu元素在基体内部未能充分扩散，在基体晶界上严重偏析，生成Al-Cu相中最脆的θ相(Al-Cu)；提高钎焊温度和保温时间有利于提高Cu元素在Al基体中的扩散效果，但过高的钎焊温度又导致θ相的重新出现。选取最佳的钎焊工艺参数才能获得良好的钎缝质量。     

TiZrNiCu钎料真空钎焊TZM合金接头界面组织及力学性能

采用Ti-Zr-Ni-Cu非晶钎料箔实现了TZM合金的真空钎焊连接,研究了钎焊温度和保温时间对接头界面微观组织结构及力学性能的影响。通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)分析了接头界面组织及物相成分、确定接头的断裂位置和断裂方式,通过X射线衍射仪(XRD)分析确定接头中存在的物相。研究结果表明:接头典型界面组织为TZM/Ti-Mo固溶体+(Ti,Zr)2(Ni,Cu)/TZM,随着钎焊温度或保温时间的增加,钎缝中Ti-Mo固溶体的含量增加,(Ti,Zr)2(Ni,Cu)相含量减少,且Ti-Mo固溶体中Mo元素的原子比例增加,钎缝与母材连接界面处、母材中的裂纹状结构含量增加。随钎焊温度或保温时间的增加,接头剪切强度先增大后减小,当钎焊温度1020℃,保温时间20 min时,接头具有最大剪切强度105 MPa。断口分析表明,断裂位置为钎缝与母材连接界面,断裂方式为解理断裂兼部分沿晶断裂。     

镍基高温合金液相扩散焊接头组织及性能

镍基高温合金GH4413在高温下具有较为优异的高温持久强度和抗蠕变性能,在航空发动机和各种工业燃气轮机中得到广泛应用。以BNi 2作为填充合金材料使用液相扩散焊对GH4413合金进行了连接,研究了在焊接温度分别为1 030和1 080 ℃、保温时间分别为30和60 min等不同焊接参数下GH4413镍基高温合金的接头微观组织、成分分布和显微硬度。扫描电镜(SEM)以及能谱分析结果表明,当焊接温度为1 080 ℃、保温时间为60 min 时,钎缝组织中形成了性能良好的固溶体,且随着焊接温度的升高和保温时间的延长,钎缝的宽度增加,钎料元素向母材中的扩散深度逐渐增加,在母材近缝区形成了金属间化合物。     

CoFeCrNiCu高熵钎料钎焊ZrB2-SiC/Nb接头组织及性能研究

采用CoFeCrNiCu高熵合金钎料实现了ZrB₂-SiC陶瓷与Nb合金的有效连接。通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射(XRD)等方法分析了接头界面的微观组织结构、生成产物及保温时间对界面组织及接头性能的影响,确定了接头的断裂位置和断裂方式。研究结果表明：钎焊接头的典型界面结构为ZrB₂-SiC/Cr₂B/(Cr,Fe)₂B+fcc+Cr₂B+Laves+Cu₍(s,s))/Nb。钎焊过程中,Nb合金向液态钎料中的溶解量以及液态钎料中Cr向ZrB₂-SiC陶瓷富集的数量决定了钎焊接头界面组织的形成及其演化。随着保温时间的延长,ZrB₂-SiC陶瓷侧的Cr₂B反应层增厚,钎缝中Laves相随着Nb合金向液态钎料中的溶解量增加而增加。陶瓷侧界面反应层的厚度及形态和钎缝中Laves相的形态及分布共同决定着接头的抗剪强度。当钎焊温度为1160℃,保温60 min时,接头的抗剪强度最...     

Ni元素对Al-Si-Cu基真空钎焊料接头性能的影响

研究了添加Ni的Al-Si-Cu基钎料真空钎焊LF21铝合金接头的力学性能、微观组织形貌.结果表明,采用添加Ni元素的真空钎料,可提高钎焊接头的剪切强度,其机制在于Ni元素能够改善LF21铝合金真空钎焊接头焊缝及其基体组织的分布.但随着Ni元素含量的增加,其钎料的熔点也有所提高.     

表面纳米化工业纯钛组织性能研究

采用表面机械研磨处理(SMAT)实现工业纯钛的表面纳米化,利用金相显微镜(OM)、显微硬度计对其微观组织及显微硬度进行表征、测定;利用动电位极化曲线和电化学阻抗谱(EIS),结合X射线光电子能谱分析(XPS)技术,研究了表面纳米化工业纯钛在Hank's人工模拟体液中的腐蚀行为。结果表明:SMAT处理工业纯钛表层晶粒尺寸达到纳米级,从表层到基体晶粒尺寸由小到大呈梯度分布,其表层显微硬度明显提高,并由表层逐步降低至基体硬度。SMAT处理工业纯钛的自腐蚀电位较原始工业纯钛正移,腐蚀电流密度较原始工业纯钛低,其EIS高频容抗弧半径较原始试样大,表现出更稳定的钝化现象。表面纳米化过程中产生的高密度晶界和位错为Ti~(4+)提供了更多的扩散通道,有助于表面产生稳定的保护钝化膜,提高其耐蚀性。XPS分析结果表明,SMAT处理工业纯钛钝化膜的主要成分为Ti O_2。     

钎焊真空度对铜与铪钎焊接头组织及性能的影响

采用72Ag-28Cu钎料对铜与铪进行真空钎焊试验.钎焊温度为840℃,保温时间为15 min,真空度试验范围为5.0×10-2~8.0Pa.研究了钎焊真空度对铜与铪钎焊接头组织及性能的影响,采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察钎焊接头的组织形貌,采用ZWICKZ050电子万能材料试验机测试接头剪切强度.结果表明:随着钎焊真空度的升高,接头剪切强度呈先升高后降低的趋势;在钎焊温度为840℃、保温时间为15 min时,较佳的钎焊真空度为2.0×10-1Pa.     

钛合金钎缝中元素的扩散行为研究

采用钛基钎料钎焊TC4板材,在钎焊接头组织和力学性能分析的基础上,确定合理的工艺规范,并从理论上对TC4板材钎缝中元素扩散行为进行了分析,总结出了较为普遍的规律。     

BNi73CrSiB-40Ni钎料的钎焊工艺性能及接头组织研究

为了解BNi73CrSiB—40Ni钎料的钎焊工艺性能，对该钎料进行了表面质量分析、化学成分分析及DTA测试，以GH3044，ЭП708高温合金为母材，研究了钎料的铺展面积、填充间隙能力、漫流长度等钎焊工艺性能。结果表明：该钎料具有良好的流动性能、良好的填充间隙性能，适宜大间隙和不等间隙接头的钎焊。该钎料的钎焊接头中有大量的固溶体组织，不同于常用钎料BNi82CrSiB的钎焊接头的组织。     

钎焊温度和热处理对钨铜连接性能的影响

采用厚20 μm的非晶态Ti-Zr-Ni-Cu钎料,真空钎焊连接用于聚变堆面向等离子体部件的钨和铜铬锆合金,钎焊温度分别为860、880和900℃,对880℃下的钎焊样品进行热等静压(HIP)处理.采用SEM和EDS分析连接接头的形貌和成分,用静载剪切法测量焊接接头强度.测试结果表明在860～880℃下钎焊10 min能够获得较好的连接界面,经880℃钎焊后焊接接头的剪切强度为16.57 MPa,880℃钎焊后HIP处理的试样界面结合强度提高至142.73 MPa,说明真空钎焊后HIP处理可以显著改善接头的结合强度.     

钨镍共晶钎料连接钼钨的界面显微组织及结合性能研究

为了取代贵金属钌基钎料(4Ru-Mo-62Ni),开发出了钨镍共晶钎料(21W-79Ni),对比研究两者连接钼和钨的高温钎焊性能，并采用SEM、EDS和XRD等方法分析焊缝和断口的界面显微组织与成分。结果表明：4Ru-Mo-62Ni钎料和21W-79Ni共晶钎料焊接所得界面处的剪切强度分别为20.1和42.6 MPa,且后者的断裂处在母材附近，而前者则位于焊缝中。究其原因，4Ru-Mo-62Ni钎料中的Ru会固溶于Mo和Ni,作为固溶相分散在接头中，但在渗入母材Mo之前，Ni会和钎料中的Mo形成共晶相，使接头结合强度并不高；而21W-79Ni钎料中的W与母材Mo形成固溶相，Ni和Mo一起渗入W中，形成牢固的结合接头。     

铪与铜钎焊接头的组织与强度

采用72Ag-28Cu钎料对铪与铜进行了真空钎焊试验,钎焊温度为820~920℃,保温时间为1~45 min。研究了钎焊温度与保温时间对Hf/72Ag-28Cu/Cu钎焊接头组织和强度的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)观察钎焊接头组织形貌,用能谱仪(EDS)进行化学成分分析,用X射线衍射(XRD)进行物相分析。结果表明:随着钎焊温度的升高与保温时间的延长,接头剪切强度先升高后降低;在钎焊温度为840℃、保温时间为15 min的真空钎焊条件下,钎缝中的各相分布均匀,且尚未粗化,相比温度升高和保温时间延长获得的大块连续状相而言更有分布优势,起到了弥散强化的作用,并有利于应力的缓解释放,此时剪切强度最高,达到了最大的201 MPa,钎缝内形成了良好的结合界面;钎焊接头界面生成了Cu51Hf14,Cu8Hf3金属间化合物,但Cu-Hf化合物过多会对缺陷比较敏感,易产生裂纹,降低接头强度;Cu-Hf化合物过少导致没有形成良好冶金结合;因此,钎焊温度过高或过低,保温时间过长或过短对接头强度都不利。接头的界面结构为Hf/Cu-Hf化合物+Hf基固溶体/Hf基固溶体+Ag-Cu共晶组织+Cu-Hf化合物+Cu基固溶体/Cu。     

谈钎接用铝合金板标准

1 钎接机理及应用举例 钎接(Brazing):采用比母材(纤接件)熔点低的金属材料作钎料,将母材和钎料加热到高于钎料熔点,但低于母材熔点温度,利用液态钎料的润湿性、铺展性填充母材接头间隙,利用毛细现象和相互扩散作用,使钎接件间形成钎缝的一种工艺方法。     

Cu基钎料钎焊紫铜的接头力学性能和微观组织

通过感应熔炼方法制备Sn含量不同的Cu基钎料,在不同工艺条件下对紫铜进行钎焊。采用DTA、XRD、SEM和拉伸性能测试等手段研究不同Sn含量的Cu-P-Ag 钎料和钎焊工艺对紫铜焊接接头性能的影响,比较Sn含量对焊料的熔点和焊接性能的影响,考察在630、670和730℃不同温度条件下以及不同Sn含量的钎料对焊接接头力学性能的影响。结果表明：适量的 Sn 含量和合理的焊接工艺可以改善焊接接头的微观组织,从而增强焊接接头的力学性能,在Sn含量为6%时钎料的焊接性能最好,抗拉强度达到210.32 MPa,经670℃焊接后可得到结合较为良好的焊接接头。