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。     

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.     

SnAg0.5CuZn0.1Ni/Cu钎焊接头的界面组织与力学性能研究

通过金相显微镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜和拉力试验机,研究了不同钎焊工艺参数对SnAg0.5CuZn0.1Ni/Cu无铅微焊点界面组织、金属间化合物层厚和力学性能的影响。结果表明,添加0.1%Ni能显著细化SnAg0.5CuZn钎料合金的初生β-Sn相和共晶组织;当钎焊温度为270℃、钎焊时间为240s时,钎焊接头的剪切强度达到最大,为45.6 MPa;钎焊接头界面区粗糙度、金属间化合物层厚度和钎焊接头的剪切强度均随着钎焊工艺参数的变化而变化。     

建筑用钎焊接头组织与力学性能的研究

采用OM、XRD、SEM和拉力试验机,研究了钎焊工艺参数对SnAg0.5CuZn0.1Ni/Cu无铅微焊点界面金属间化合物(IMC)和力学性能的影响。结果表明:添加0.1%Ni(质量分数)能显著细化SnAg0.5CuZn钎料合金的初生β-Sn相和共晶组织;钎焊温度为270℃、钎焊时间为240 s时,钎焊接头的剪切强度达到最大值47 MPa。     

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。     

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。     

铌-钛-镍液相烧结合金及其性能

在Nb-Ni合金中加入Ti可降低合金的烧结温度约100℃,亦能改善Nb-Ni合金的成形性。合金的组成,固相是含少量Ni的Nb-Ti固溶体,液相主要是Ti_2Ni,其次是Nb-Ti固溶体,还有少量α-Ti。对Nb-Ti-Ni烧结合金性能的测定表明,它在600℃的抗氧化性能比纯铌优越得多,亦比成分相近的冶炼-热锻Nb-Ti合金强;Ti的加入改善了铌的抗碱性,而Nb的存在又提高了Ti耐酸性;烧结合金经热等静压(HIP)处理后消除了少量残存气孔,抗拉强度大幅度提高,塑性显著增加。     

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。     

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。     

Ag-Cu-Sn系低银钎料的研究

本文对Ag-Cu-Sn系低银钎料进行了研究。研究表明,用Ag-Cu-Sn相图中富铜一角、银含量为15～25％,液相线温度在725～825℃之间的合金钎焊低碳钢时,其组织中的δ相及合金中的锡含量对钎焊接头的剪切强度均有影响。本文研制了一种Ag-Cu-Sn系低银钎料,并发现,在钎料中添加2～3％Mn可成倍地增加钎料在低碳钢上的润湿面积,添加2％Ni可改善合金组织,降低其硬度,添加0.2～0.5％Si时,Si的作用较复杂。     

EGR用超纯铁素体不锈钢钎焊后P扩散研究

采用OM、SEM、EBSD及XRD分析技术,对钎焊后J444E超纯铁素体不锈钢进行形貌、成分及物相鉴别分析。结果表明:采用目前钎焊工艺进行钎焊,材料内部存在大量Mo-Nb-Si析出相。同时低熔点析出相的存在,导致钎料中的P元素在液相中发生扩散,与富Nb相形成共晶组织。     

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...     

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。     

金属Nb对Co基钎料焊接的影响

以WCo75钎料为研究基础,结合分析Co-Nb和Nb-W二元相图,设计了理论成分比例为Co∶W∶Nb=65∶25∶10(%,质量分数)的合金钎料,以期获得温度段合适,符合阴极钎焊标准的高温钎料。对WCo75和Co-W-Nb这两个体系钎料的熔化温度、润湿性以及其铺展后的焊缝形貌成分进行了测试、分析、对比,研究并讨论了Nb的影响。结果表明:加入金属Nb可以有效地将WCo75钎料的熔点由1480.0降至1238.5℃,润湿角也由小于20°减小至5°左右,效果显著。两种钎料都有良好的焊接效果,焊后没有裂纹或熔蚀、熔析等不良缺陷。能够在得到的焊接组织中发现富集相(富Co相靠近自由端而富W相靠近基材),钎料与母材之间有一定的相互扩散。加入Nb后,一方面不会改变钎料层的富集趋势,另一方面能够显著地促进W向Mo母材的扩散,同时,不会因为造成阴极的污染或是毒化而影响其发射效率。     

元素添加对两步烧结W-6Ni-4Co合金组织和力学性能的影响

采用粉末冶金技术制备W-6Ni-4Co-2X(X=Nb、Ta、Hf、Mo、Ti)合金,研究添加Nb、Ta、Hf、Mo和Ti元素对W-6Ni-4Co合金组织和力学性能的影响。结果表明：W-6Ni-4Co-2X合金的显微组织主要由基体相(W相)和黏结相组成,且黏结相的种类和含量与烧结过程W相在黏结相(Ni, Co)中的溶解析出有关。W-6Ni-4Co-2Ta、W-6Ni-4Co-2Hf合金组织W晶粒呈不规则多边形,W-6Ni-4Co-2Nb、W-6Ni-4Co-2Ti合金组织W晶粒呈椭球形,并分散分布在黏结相中。W-6Ni-4Co-2Ta合金组织均匀、晶粒细小、W/黏结相界面结合良好,使其硬度、抗弯强度和屈服强度较高。W-6Ni-4Co-2Mo合金组织W晶粒呈网状排列,连续W骨架结构与延性黏结相协同降低了合金的应变硬化程度,使其具有较好的抗应变硬化性能。因此,向W-6Ni-4Co合金中添加合适的过渡金属元素是提高其力学性能的一种有效途径。     

Nb-Ni-Ti系L(βTi,Nb)+TiNi共晶相平衡研究

采用合金平衡组织结构分析法结合热分析,研究了Nb-Ni-Ti系L(βTi,Nb)+TiNi共晶相平衡.结果表明,随着温度的降低,处于液相L、(βTi,Nb)和TiNi相三相平衡时的(βTi,Nb)相中Ni含量(摩尔分数)几乎不变,约为3.5%;而Nb的摩尔分数逐渐降低,从1 050℃时的62.6%,降为1 000℃时的54.1%;但TiNi相的成分变化不大.L+(βTi,Nb)+TiNi三相区也随温度的降低逐渐远离Nb-TiNi连线.并且随着Nb的溶入,Ti2Ni相的熔化温度也得以提高.     

Ag-28Cu钎焊TiNiSMA接头的微观组织特征

为充分发挥SMA的高阻尼特性,制作高性能的新型阻尼器,本文开展了TiNiSMA的钎焊制备及其性能研究。研究结果表明:焊接接头的界面组织主要为a-Ti+Ti2Cu(TiCu2及Ti(Ni,Cu))+Ag一次固溶体+Ag-Cu共晶。随着钎焊温度的不断升高,焊缝尺寸不断减小。钎焊温度为870℃时,连接层与母材界面以小型锯齿状结合,而生成的Ti2Cu相对形状记忆效应有利,组织致密。     

硼对Ni-46Ti-4Al合金微观组织和力学性能的影响

采用电子探针、透射电镜和X射线衍射方法研究了添加微量B元素(0～1%)(质量分数)对Ni-46Ti-4Al合金微观组织的影响,并采用力学压缩试验测试了合金的室温和高温力学性能.结果表明,Ni-46Ti-4Al合金由NiTi基体和(Ti,Al)<,2>Ni两相组成.添加微量B元素(0.02%)可以促使Ni-46Ti-4Al合金中出现TiB<,2>化合物,且与(Ti,Al)<,2>Ni相都在晶界上析出.随着B含量增加,(Ti,Al)<,2>Ni相逐渐减少,TiB<,2>相逐渐增多.这两相的硬度均高于NiTi基体相,是合金中的强化相.添加适量的B可以显著提高Ni-46Ti-4Al合金的室温和高温屈服强度,例如:添加l%B合金的室温屈服强度达到2553 MPa,比Ni-46Ti-4Al合金提高了128%.添加0.02%B和1%B合金在600℃时的屈服强度分别为382和498 MPa,比Ni-46Ti-4Al合金提高了35%和70%.合金屈服强度和两个强化相((Ti,Al)<,2>Ni和TiB<,2>相)的总体积分数成正比.B加入后一方面使Ni-46Ti-4Al合金得到固溶强化,另一方面,还促使生成具有强化作用的TiB<,2>相,这是合金室温和高温屈服强度提高的主要原因.     

微量Si元素对Sn-0.7Cu钎料组织及钎焊性能的影响

研究了Si元素对Sn-0.7Cu钎料合金钎焊性能的影响。采用感应熔炼工艺制备出Sn-0.7Cu-x Si (x=0,0.1,0.3,0.5,0.75,1.0;%,质量分数)钎料合金,通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计及万能拉伸实验验机等分析测试方法研究了Sn-0.7Cu-x Si钎料微观组织、界面形貌、熔化特性及力学性能。研究结果表明：加入0.1%的Si元素后,晶粒明显细化,共晶相增多,界面层厚度降低,此时硬度及抗拉强度达到最大值(HV_0.025 11.38,37 MPa);随着Si含量的继续增加,Sn-0.7Cu-x Si钎料合金晶粒逐渐粗化,共晶组织减少,同时过量黑色的Si颗粒聚集,界面处化合物层厚度不断增加;钎料的熔点随着Si含量的增加无明显变化,过冷度逐渐降低,当Si元素添加量超过0.5%后趋于稳定,相比于Sn-0.7Cu钎料合金降低了46.5%;Sn-0.7Cu-x Si钎料合金的润湿性随着Si含量的增加先升高后降低,在Si元素含量为0.5%处润湿面积最大(93.71 mm²),显微硬度及剪切强度逐渐降低。     

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。