置氢TC4钛合金与Al2O3陶瓷扩散连接工艺研究

采用直接扩散连接的方法实现了置氢TC4钛合金与Al2O3陶瓷的连接,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析以及X射线衍射等分析手段,确定了TC4/Al2O3扩散连接接头典型的界面结构为TC4/α-Ti/Ti3Al+Al2TiO5/Al2O3。研究了连接温度对TC4/Al2O3接头界面结构的影响规律,随着连接温度的升高各反应层厚度逐渐增加。基于反应动力学方程,计算了氢含量(质量分数)为0%、0.3%、0.4%时,Ti3Al+Al2TiO5层的反应激活能分别为213、172、152kJ/mol。当连接温度为840℃,连接时间为90min,氢含量为0.4%时,接头抗剪强度达到最大值为128MPa,断口分析表明断裂主要发生在Al2O3陶瓷母材侧。     

采用SiC/Si_3N_4陶瓷先驱体连接反应烧结SiC

采用SiC/Si3N4陶瓷先驱体聚硅氮烷连接反应烧结碳化硅陶瓷,研究了连接温度、连接压力、浸渍/裂解增强处理对连接强度的影响。结果表明:在1100℃~1400℃温度范围内,连接强度先升高后降低;连接过程中施加适当的轴向压力可提高连接层致密度;浸渍/裂解增强处理可大幅度提高接头强度。当连接温度为1300℃,连接压力为15kPa,经3次增强处理的连接件抗弯强度达最大值169.1MPa。这种连接件的断口表面粘有大量SiC母材。由XRD研究表明,随着温度的逐步升高,聚硅氮烷的裂解产物发生了由非晶态向晶态的转变。微观结构及成分分析显示:连接层为厚度2μm~3μm的SiCN无定形陶瓷,其结构较为均匀致密;连接层与基体间界面接合良好。     

采用SiC/Si3N4陶瓷先驱体连接反应烧结SiC

采用SiC/Si3N4陶瓷先驱体聚硅氮烷连接反应烧结碳化硅陶瓷,研究了连接温度、连接压力、浸渍/裂解增强处理对连接强度的影响.结果表明：在1100℃～1400℃温度范围内,连接强度先升高后降低;连接过程中施加适当的轴向压力可提高连接层致密度;浸渍/裂解增强处理可大幅度提高接头强度.当连接温度为1300℃,连接压力为15kPa，经3次增强处理的连接件抗弯强度达最大值169．1MPa。这种连接件的断口表面粘有大量SiC母材。由XRD研究表明，随着温度的逐步升高，聚硅氮烷的裂解产物发生了由非晶态向晶态的转变。微观结构及成分分析显示：连接层为厚度2μm-3μm的SiCN无定形陶瓷，其结构较为均匀致密；连接层与基体间界面接合良好。     

O相合金Ti-22Al-25Nb固态扩散连接

用热-力学模拟试验机Gleeble 1500D进行O相合金Ti-22A1-25Nb的固态扩散连接。结果表明：当连接温度和连接压强分别不低于970℃和7MPa以及保温时间不短于30min时,能获得界面结合致密的接头;当连接温度高于1000℃时,B2基体相明显粗化,且O相明显减少：当连接温度、压强和保温时间分别为1020℃、7MPa和30min时,接头室温和650℃的拉伸强度分别为925 MPa和654 MPa;当连接温度不高于1000℃的接头,拉伸断裂大部分发生在结合界面;当连接温度高于1000℃时,则断裂主要发生在近界面母材中。关键词：O相合金：扩散连接：界面结合;接头强度     

采用新型聚硅氮烷连接无压烧结SiC陶瓷

采用新型陶瓷先驱体聚合物-含乙烯基聚硅氮烷(PSZ)连接无压烧结SiC陶瓷.研究了PSZ的裂解过程以及连接温度、浸渍/裂解增强处理、惰性填料对连接强度的影响,并对连接区域微观结构进行了分析.结果表明,在1200～1400℃温度范围内,PSZ的裂解产物发生了由非晶态向晶态的转变.随着连接温度的升高,连接强度先升高后降低;浸渍/裂解增强处理可较大幅度提高接头强度;另外加入适量的纳米SiC填料可有效提高连接强度.当连接温度为1300℃,纳米SiC填料(质量分数)为5%时,经三次增强处理的连接件接头剪切强度达33.5 MPa.微观结构分析显示,连接层厚度约为3～4 μm,连接层与母材之间界面接合良好.     

Si3N4/Ti/Cu/Ni/Cu/Ti/Si3N4二次部分瞬间液相连接强度

采用Ti/Cu／Ni中间层对Si3N4陶瓷进行二次部分瞬间液相(PTLP)连接，研究连接工艺参数对Si3N4／Ti/Cu／Ni连接强度的影响，同时研究了连接强度随试验温度的变化规律。结果表明，在该试验条件下，室温连接强度随着二次连接温度的提高和二次保温时间的延长而提高，改变连接工艺参数对Si3N4／Ti/Cu／Ni二次PTLP连接界面反应层厚度无明显影响；连接强度在试验温度400℃时达到最大，随后随试验温度升高，连接强度降低，但在800℃前，其高温强度具有很好的稳定性。     

用有机硅树脂YR3370连接RBSiC陶瓷与高强石墨

以一种聚硅氧烷类有机硅树脂YR3370(GE Toshiba Silicones)为连接剂,连接了反应烧结SiC(RBSiC)陶瓷和高强石墨.连接件在1100～1400 ℃的99.99%N2气流中进行热处理.用X射线衍射仪和红外光谱仪分析有机硅树脂YR3370裂解产物的结构和变化,用扫描电镜观察连接件的显微结构,用材料试验机测定连接件的三点弯曲强度.连接温度为1300℃时,连接件的三点弯曲强度达最大值18.3 MPa,为石墨母材强度的45.8%.连接层是有机硅树脂YR3370裂解生成的无定形SixOyCz陶瓷,其结构连续均匀致密,厚度在2～5 μm之间.连接机理是无定形SixOyCz陶瓷对RBSiC和石墨基体的无机粘接作用.     

连接温度对C/C复合材料及Cu连接接头残余应力的影响

采用热弹塑性有限元数值模拟方法,研究了连接温度对C/C复合材料与Cu平面对接接头残余应力的影响。结果表明:最大拉应力的分布具有方向性,在连接界面法线方向上,最大拉应力出现在靠近接头界面的C/C复合材料侧,位于连接件的棱边上;在平行连接界面方向上,最大拉应力出现在靠近接头界面的Cu侧表面。最大剪切应力位于接头界面处。随着连接温度的升高,接头残余应力峰值逐渐增大,但接头残余应力的分布形态相似。对于连接界面尺寸为4 mm×4 mm的接头,在连接温度为1 000℃时,离接头界面1.2 mm的C/C复合材料侧最容易发生断裂。     

连接温度对高铌TiAl合金扩散接头组织和强度的影响

在连接工艺参数为1000～1200℃/25MPa/90min条件下,对高铌TiAl合金(TAN)进行直接扩散连接。采用SEM、EDS、XRD和EBSD等方法对连接界面微观组织进行分析,并研究了连接温度对接头界面结构和剪切强度的影响。结果表明:当连接温度T1100℃时,连接界面清晰垂直,继续升高温度,界面消失;扩散连接过程中,连接界面处出现再结晶现象,随着连接温度的升高,再结晶晶粒不断增多并长大,并且再结晶区域出现大量α_2相;当连接温度达到1150℃时,接头平均抗剪强度达到最大值为105 MPa。     

包埋添加剂对 SiC-ZrC 涂层 C / C 复合材料结构和性能的影响

目的研究不同氧化物添加剂对Si C-Zr C涂层C/C复合材料相组成、微观结构和抗氧化性能的影响。方法采用包埋法,分别以Al2O3,B2O3和Mg O作为添加剂,制备Si C-Zr C涂层C/C复合材料,分析相组成及微观结构,考察复合材料在1000~1550℃静态空气气氛中的抗氧化性能。结果以Al2O3作为包埋添加剂制得的涂层致密,而以Mg O为添加剂制得的涂层较疏松。在1000~1550℃的静态空气气氛中,随着氧化温度的升高,以Al2O3为添加剂制得的复合材料失重率逐渐减小,在1550℃氧化1 h后仅为1%;以B2O3和Mg O为添加剂制得的复合材料失重率逐渐增加,在1550℃氧化1 h后分别达到15%和36%。结论与B2O3添加剂相比,Al2O3和Mg O添加剂更能促进包埋粉料的扩散。以Al2O3作为包埋添加剂制得的Si C-Zr C涂层C/C复合材料具有较好的高温抗氧化性能。     

C/C复合材料与镍基高温合金连接接头的力学性能和微观结构

采用Ni、Si粉末作中间层连接材料,利用真空热压工艺成功制备C/C复合材料与镍基高温合金(GH3128)的连接样件。并借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜和材料万能试验机,研究连接温度对其连接接头力学性能和微观结构的影响规律。结果表明,随着连接温度的升高,不仅接头中间层的元素分布更加均匀,而且接头的剪切强度也随之明显增大。当连接温度为1160℃时,连接接头的剪切强度可达12.6MPa。     

一种钛基钎料钎焊TiAl合金接头的高温力学性能分析

采用自主研发的一种Ti-Zr-Cu-Ni-Co-Mo非晶钎料对TiAl合金进行钎焊连接，钎焊温度为1 000 ℃，时间为5 min，对所得的钎焊接头进行了高温抗剪强度和抗拉强度研究，并与母材强度进行了对比. 结果表明，钎焊接头在700 ℃高温下可长期服役，但剪切试验温度高于700 ℃后由于氧化物的生成和钎焊中心区显微组织发生变化导致剪切性能急剧下降，钎焊接头跟母材在不同拉伸试验温度下的抗拉强度随试验温度上升呈下降趋势，两者差距先减小后增大，分别在不高于600和800 ℃条件下仍能保持室温性能的80%以上.     

铜中间层钛-钢扩散复合界面组织与性能

利用真空扩散焊方法制备了铜中间层钛-钢焊接接头,并采用OM、SEM、EDS、显微硬度和拉伸试验方法,研究了铜中间层钛-钢扩散复合界面组织和性能。结果表明,Fe、Ti原子在界面处发生了互扩散,钛侧形成α-βTi+αTi或βTi+α-βTi+αTi组织,钢侧发生脱碳并形成柱状晶组织;拉伸强度随扩散温度升高呈现先增加后减小的趋势,950℃、30 min扩散试样拉伸强度最高,达到262 MPa;拉伸断口具有塑性断裂区与脆性断裂区特征,并在断口上检测出TiC相。     

TiAl/Ni基合金反应钎焊接头的微观组织及剪切强度(英文)

以Ti为中间层,对TiAl基金属间化合物与Ni基高温合金进行反应钎焊连接,研究反应钎焊接头的界面微观结构及剪切强度。通过实验发现,熔融中间层与两侧母材反应剧烈,生成连续的界面反应层。典型的界面微观结构为GH99/(Ni,Cr)ss(γ)/TiNi(β2)+TiNi2Al(τ4)+Ti2Ni(δ)/δ+Ti3Al(α2)+Al3NiTi2(τ3)/α2+τ3/TiAl。当钎焊温度为1000°C,保温时间10min时,所得接头的剪切强度最高为258MPa。进一步升高钎焊温度或延长保温时间,会引起钎缝组织中组成相粗化和脆性金属间化合物层的生成,从而导致接头剪切强度的降低。     

热处理温度对钽粉性能的影响

用钠还原氟钽酸钾得到的原粉分别在1350,1400,1450℃温度下进行热处理,得到的3种钽粉按照相同的条件进行镁还原脱氧处理,测试钽粉的化学成分、物理性能和电性能。表明提高热处理温度：可降低钽粉氧,钾,钠杂质含量,平均粒径和松装密度增大,细粉比例和收缩率降低,颗粒强度和坯块强度提高;在条件Ⅰ下赋能的钽粉比容、漏电流、损耗降低;在条件Ⅱ下赋能的钽粉漏电流和损耗降低,比容提高。因此,热处理温度低的钽粉适合在较低温度下烧结、低压赋能制作电容器;而热处理温度高的钽粉适合于较高温度烧结和较高电压赋能制作电容器。     

钴/镍复合中间层真空扩散连接钨与钢

以钴粉/镍箔为复合中间层,采用800,900和1 000 ℃等三种连接温度,加压10 MPa并保温120 min的工艺条件,对钨/钢真空扩散连接. 研究了接头的微观组织、成分分布、力学性能及断口特征. 结果表明,连接温度为800 ℃和900 ℃时,钨/中间层界面金属间化合物生成很少,对应接头抗剪强度分别为186 MPa和172 MPa,断口均位于钨母材中近界面的位置,为典型解理断裂形貌;当连接温度升至1 000 ℃时,钨/中间层界面生成厚度小于2 μm的连续金属间化合物层,接头抗剪强度降至115 MPa,断裂也发生在钨母材中近界面的位置,断口大部分区域为沿晶断裂特征.     

连接工艺参数对镍基高温合金TLP连接接头组织和性能的影响(英文)

以BNi-2为中间层对镍基合金进行过渡液相连接,研究连接工艺参数对接头组织和力学性能的影响。随着连接温度的升高或连接时间的延长,沉淀区的富镍和富铬硼化物数量减少,同时沉淀区晶粒尺寸减小。较高的连接温度或较长的连接时间,有利于降熔元素(B和Si)由沉淀区向母材中的扩散和母材与连接接头间的原子互扩散。当连接温度为1170℃、连接时间为24h时,可以获得与母材化学成分及组织基本相当的连接接头。剪切试验结果表明:室温和高温拉剪强度均随着保温时间的延长而增加,但连接时间对高温拉剪强度的影响要大于对室温拉剪强度。     

采用铌中间层的钛合金与不锈钢的真空热轧连接界面的显微组织及性能

进行了钛合金与不锈钢采用铌中间层的真空热轧连接实验,分析了连接界面的显微组织及性能。结果表明,采用铌中间层能够明显提高接头的塑性。当压缩率为25%,轧制速度为38 mm/s,热轧温度为800°C和900°C时,不锈钢与铌的连接界面没有明显的金属间化合物层;当热轧温度为1000°C和1050°C时,不锈钢与铌连接界面形成Fe-Nb金属间化合物层,并且当热轧温度为1050°C时在金属间化合物层与不锈钢之间出现开裂。铌与钛合金连接界面的扩散层厚度随着热轧温度的升高而增大。热轧温度为900°C的连接接头的拉伸强度可达-417.5MPa,拉伸试样断裂于铌中间层,断口呈塑性断裂特征。热轧温度为800°C的热轧过度接头分别与钛合金和不锈钢进行TIG焊接,TIG焊后热轧过度接头的拉伸强度可达-410.3 MPa,拉伸试样断裂于铌中间层,断口呈塑性断裂特征。     

热处理工艺对SiC/Al_2O_3陶瓷裂纹愈合及强度的影响

采用压痕法在热压烧结的SiC/Al2O3复合陶瓷试样表面制造裂纹,对含有裂纹的试样在1 000～1 400℃进行不同时间的愈合处理,研究了愈合工艺对材料抗弯强度的影响规律,同时探索了愈合机理.结果表明,随着愈合处理温度的升高和时间的延长,表面裂纹逐渐愈合,长度缩短,材料的抗弯强度逐渐恢复.经1 300℃保温4 h愈合处理后,抗弯强度恢复至583.6 MPa,与完好试样的抗弯强度值(600.6 MPa)非常接近.继续提高处理温度或和延长时间,生成的大量CO(或CO2)气体难以从试样中逸出或在表面产生气孔,在试样表面形成新的缺陷,反而不利于抗弯强度的恢复;抗弯强度的恢复反应是SiC+O2→SiO2+CO(CO2),生成的SiO2填充了裂纹.     

铁中间层钛-钢扩散复合界面组织与性能

利用真空扩散焊方法制备了铁中间层钛-钢扩散焊接头,并采用OM、SEM、EDS、XRD、显微硬度和拉伸试验方法,研究了铁中间层钛-钢扩散复合界面组织和性能。结果表明,在900～1050℃、30 min扩散条件下,Fe、Ti原子在界面处发生了互扩散;钛侧形成βTi+α-βTi+αTi组织,钢侧发生脱碳,铁中间层形成柱状晶组织;拉伸强度随扩散温度升高呈现先增加后减小的趋势,900℃、30 min扩散试样拉伸强度最高,达到260 MPa;拉伸断口具有粗糙断裂区、脆性断裂区及二次断裂区特征,并在断口上检测出TiC、FeTi和Fe2Ti相。