DC-PCVD处理的金刚石磨头钎焊机理的研究

为解决金刚石工具上Cu基钎料和金刚石之间结合力弱的问题,将直流等离子体化学气相沉积(DC-PCVD)处理后的金刚石作为磨料,感应钎焊制作成金刚石工具。利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪等仪器对DC-PCVD处理前后金刚石整体形貌及其钎焊面的成分、微观形貌等进行分析研究。分析DC-PCVD处理后的金刚石表明,在其表面沉积了一层非晶碳膜;感应钎焊DC-PCVD处理后的金刚石显示,出露于钎料层外的金刚石棱边能保持良好的锋利度,金刚石钎焊面上形成均匀细小的钛碳化合物,并且碳化物之间的孔隙大小和分布都较为均匀,液态化合物充填这些化合物孔隙之间,能够增强钎料对金刚石的把持强度。用DC-PCVD处理后的金刚石磨料和原始金刚石磨料感应钎焊制成的金刚石磨头进行钻孔试验显示,DC-PCVD处理后的金刚石整体破碎率和脱落率都较低。     

刃-孔协同分布钎焊金刚石微结构端面磨头加工氧化铝陶瓷性能的研究

由于高温钎焊金刚石的石墨化以及钎焊工艺等问题的限制,细粒度钎焊金刚石砂轮的制造还存在一定难度。提出一种刃-孔协同分布的钎焊金刚石微结构端面磨头,在粗粒度钎焊金刚石磨头上用脉冲激光刻蚀制备了不同的微结构,研究此钎焊金刚石端面磨头加工氧化铝陶瓷的磨削性能,对比不同微结构下的磨削力、被加工材料的表面质量以及金刚石磨粒的磨损特征。研究表明:与普通钎焊金刚石磨头相比,激光刻蚀的钎焊金刚石微刃磨头的磨削力和表面粗糙度分别降低了37%～51%和18%～25%,其中刃/孔数量比为1∶1的钎焊金刚石磨头的磨削力和表面粗糙度最低。      

高频感应钎焊金刚石界面特征

讨论了在相同高频感应钎焊工艺条件下用两种不同成分的NiCr钎料钎焊镀Ti金刚石和无镀层金刚石的界面特征。利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射研究了深腐蚀处理后的钎焊金刚石颗粒。结果表明,钎料成分不同、金刚石镀Ti与否,金刚石表面生成的碳化物成分和形态各异。钎焊镀Ti金刚石表面的碳化物致密且呈法向生长,而钎焊无镀层金刚石表面的碳化物疏松且切向生长。钎焊金刚石颗粒的研磨试验证实,界面碳化物成分和形态的不同决定了它们同金刚石结合强度的高低。     

钎焊金刚石膜的试验研究及机理分析

针对金刚石膜钎焊问题,采用粉末冶金法制备的Ag72-Cu28-Ti(1-5)钎料片,对金刚石膜与硬质合金进行了真空钎焊试验。在真空度<5×1012-2Pa,850℃×10min工艺条件下,实现了金刚石膜与硬质合金的钎焊连接。用扫描电镜、电子探针及X射线衍射区研究了金刚石膜与活性钎料界面,揭示了钎焊界面的形成机理。在钎焊温度下,液态Ag-Cu-Ti钎料合金中的活性成分β-Ti与金刚石膜表面的C具有较强的亲和力,通过吸附、扩散和化学反应,在金刚石膜表面出现了类金属TiC层,在以Ag-Cu共晶合金为基的钎料作用下,实现了金刚石膜与支撑体硬质合金钎焊连接。金刚石膜钎焊接头的四点弯曲强度测试表明,在文中的钎焊工艺参数下,钎料中Ti含量1％-3％时,其钎焊接头平均强度>300MPa。     

两种合金化铜基钎料真空钎焊金刚石

采用机械合金化CuSn/TiH_2粉末和气雾化Cu-Sn-Ti钎料粉末对金刚石的进行真空钎焊实验,从金刚石钎焊形貌、界面生成物成分、钎料与基体结合情况、金刚石磨损形态等对比分析了两者的钎焊性能。研究表明:当钎焊温度为920℃,保温时间为10 min时,二者均能实现金刚石的高强度把持;气雾化Cu-Sn-Ti钎料在金刚石界面生成一层连续且致密的TiC层,而机械合金化CuSn/TiH_2粉末生成的TiC层相对较薄;两种钎料真空钎焊金刚石的钎焊性能较好,没有出现热刻蚀现象;真空钎焊金刚石磨粒在切削过程中主要经历了小块破碎、大块破碎以及磨平等正常磨损阶段;机械合金化Cu-Sn/TiH_2粉末钎焊的金刚石磨钝后出现了少数磨粒脱落的情况,但其脱落不会对磨具的整体切削性能产生影响,且其粉末制备成本低,在金刚石钎焊工艺中可考虑采用。     

基于钎料层厚度优化磨抛盘磨料粒度的仿真研究

采用热弹塑性有限元方法对钎焊金刚石磨抛盘真空钎焊过程进行建模与仿真,运用ABAQUS有限元分析软件,对其钎焊后冷却过程的瞬态温度场和应力场进行模拟,得出钎料层是影响磨抛盘钎焊后应力及变形量大小的重要因素。分析不同钎料层厚度时磨抛盘钎焊后的应力及变形量,合理确定在一定基体厚度情况下,钎料层厚度的最大值为0.2mm。结合钎料层厚度与磨粒高度的合理匹配关系,在理论上确定了钎焊金刚石磨抛盘可用的最大磨料粒度为30/35目。     

自蔓延烧结金刚石磨头的性能研究

为研究自蔓延烧结工艺对金刚石磨头性能的影响,以高频感应加热诱发Al、Ti、Cu、Ni和Sn粉末自蔓延烧结,制备金刚石磨头,分析节块胎体的微观结构和金刚石与胎体结合剂间的结合情况,并实验研究金刚石磨头的加工性能。结果表明:高频感应加热可缩短自蔓延烧结的预热时间和反应时间,提高制备效率;Ni起关键作用,Ni元素缺失则无法发生自蔓延反应;金刚石磨粒与金属结合剂之间界面结合良好,C、Ti元素之间跨过界面发生了明显的扩散偏聚现象;当胎体结合剂中Al+Ti的质量分数为32%时,金刚石磨头的综合加工性能最好。      

空气中钎焊金刚石磨粒

利用活性钎料钎焊金刚石磨粒是一种新的金刚石工具的制造方法。采用高频感应钎焊的方法,用Ni—Cr合金粉末做钎料,适当的控制钎焊电流和钎焊时间,实现了金刚石与钢基体的牢固焊接。磨削实验表明用这种方法所制造的金刚石工具,金刚石磨粒与基体之间有着较高的结合强度,金刚石磨粒在整个加工过程中没有出现脱落的情况。     

铜基预钎焊金刚石锯片的界面分析及其性能研究

采用Cu-Sn-Ti钎料利用氩气保护高频感应钎焊对金刚石磨粒进行预钎焊处理。采用热压烧结工艺制作常规金刚石锯片、镀钛金刚石锯片和磨粒预钎焊金刚石锯片,并进行对比切割实验。通过三点抗弯实验测试上述三种节块的强度,并使用扫描电镜分析预钎焊金刚石磨粒界面和锯片节块断口的微观组织结构。结果表明:预钎焊金刚石磨料界面处存在元素的扩散现象并形成化学结合,且Cu-Sn-Ti钎料对金刚石磨粒的热损伤小;预钎焊金刚石节块的抗弯强度高于镀钛金刚石节块和常规金刚石节块;钎焊金刚石锯片刀头中金刚石与胎体之间同样存在元素的扩散现象,胎体与金刚石磨粒形成化学冶金结合;相同加工条件下,预钎焊金刚石锯片的切削效率相比于镀钛金刚石锯片和常规金刚石锯片分别提高7%和18%。     

复合镀钛——镍金刚石的钎焊

本论介绍了钎焊金刚石的一种新工艺。经真空微蒸发镀钛的金刚石颗粒,采用电镀方法下一步复合镀覆金属镍,在金刚石表面形成一种复合支。因为这种复合镀层与金刚石界面结合,采用高频感应加热的方法,选胜使用合适的钎料,在空气中可以顺利实现金刚石与金属基体的焊接。结果表明,钎料与金刚石之间完全润湿,金刚石与基体焊接牢固,利用钎焊导向棒测定其界面结合强度达到140MPa。     

高频感应钎焊金刚石磨粒剪切失效的试验研究

针对镍基和银基2种常用钎料体系,根据活性元素的不同分别选择了4种不同钎料,利用高频感应加热方式钎焊金刚石磨粒,对钎焊的金刚石磨粒试样进行推剪试验,用高速摄像仪记录金刚石失效过程,观察剪切后的试样形貌,并跟踪剪切过程中力的变化。根据试验结果建立钎焊金刚石磨粒的剪切失效模型。研究结果表明:钎焊金刚石磨粒的剪切失效主要包括金刚石磨粒的剪断及金刚石磨粒的滑移2类;剪切失效与金刚石的热损伤、钎料的力学性能有密切的关系。所提出的剪切失效模型与试验结果能较好吻合。      

铜与不锈钢高频感应钎焊工艺及组织分析

针对电解铜阴极板导电杆钢包铜结构难以连接的问题,采用高频感应钎焊焊机,以Sn Cu0.7锡焊丝作为钎料进行了阴极板导电杆铜-钢异种金属的高频感应钎焊工艺研究。试验中采用Raytek FR1B红外测温系统实现对高频感应钎焊工艺温度的实时监测与控制,重点分析了高频感应钎焊工艺对导电杆钢包铜结构的质量及性能的影响,并观察分析了钎焊接头的微观组织和接头区域的成分。研究表明,以Sn Cu0.7锡焊丝作为钎料可以实现阴极板导电杆钢包铜结构的高频感应钎焊连接;获得的最佳工艺参数范围能够获得内外部质量、连接强度优良的接头;研究结果对进一步研究导电杆的导电性能及大批量生产阴极板导电杆具有重要意义。     

Ti(C,N)基金属陶瓷与45钢感应钎焊的界面结构及强度

采用AgCuZn钎料实现了Ti(C,N)基金属陶瓷与45钢的高频感应钎焊连接。研究了钎焊温度对感应钎焊接头强度的影响,在本试验中,当钎焊温度为900℃时得到的接头界面强度达到最大值,其剪切强度和抗弯强度分别达到133.7 MPa和91.2 MPa。利用SEM、EDS、XRD等微观分析手段,研究了钎焊界面的微观结构,感应钎焊接头的反应产物45钢侧主要为Ag基固溶体和Cu0.64Zn0.36金属间化合物;在金属陶瓷侧,主要为Ag基和Cu基固溶体。     

铝-铝感应钎焊工艺及其接头性能研究

利用正交试验研究了影响铝-铝感应钎焊的因素,并利用极差分析对各影响因素进行比较,得到了影响铝-铝感应钎焊焊接质量的主要因素为装配间隙、钎料种类和焊接位置。利用拉伸试验机对钎焊接头的抗拉强度进行了测试,并利用金相显微镜、扫描电子显微镜等手段对铝-铝感应钎焊和铝-铝火焰钎焊的钎缝区微观组织进行了研究和对比,证明了感应钎焊的钎焊接头性能优于火焰钎焊的钎焊接头的性能。     

不锈钢-铝高频感应钎焊用钎料的研制

本文介绍不锈钢-铝高频感应钎焊用Al-Si钎料的研制。该钎料经各项性能试验,已达到国际八十年代同类产品水平,用于不锈铜-铝复合锅底的钎焊上。     

信息窗

沈阳工业大学与抚顺市五金制品厂联合研制的不锈钢-铝高频感应钎焊用钎料,于1986年12月22日在沈阳市科委主持下通过鉴定。该钎料系铝硅为基含有     

铝合金/不锈钢高频感应钎焊接头结构与性能研究

采用自炼的Al-Si-Cu-RE钎料进行高频感应钎焊,实现了LF21铝合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢的连接,利用电子万能试验机进行了钎焊接头剪切试验,利用SEM,EDS等手段对钎焊接头的微观组织进行研究和分析.微观结构分析表明,钎焊接头的显微组织由α(Al)-θ (CuAl2)共晶组成,高频感应快速加热避免了钎缝中Fe-Al金属间化合物的生成,且由于钎料中添加了RE元素,CuAl2相为均匀分布的枝状晶,Si相经变质处理细小分散;Al-Si-Cu-RE钎料与LF21铝合金反应良好,界面过渡均匀,钎缝与1Cr18Ni9Ti不锈钢之间有明显的分界,剪切试验表明接头抗剪强度达95 MPa.     

钛丝的钎焊对接

采用高频感应钎焊的方法,研究了Ag及AgCu28钎料对钛丝钎焊性能的影响.当钎焊保温时间大于1.0 s时,BAg与BAgCu28钎缝的抗拉强度分别达到了550 N与160 N.钎缝的金相及X射线衍射分析表明,钎缝中不存在Ti-Ag及Ti-Cu金属间化合物,快速感应钎焊过程可以抑制钎料组元和母材之间的化学反应及母材晶粒的长大,即使采用熔点较高的钎料,也可以获得高性能的钎焊接头.     

超高频微区感应钎焊中加热温度的影响因素

提出了超高频微区感应钎焊工艺方法.重点分析了导磁体材料、线圈结构以及感应器与工件之间的间隙三个因素对感应加热温度的影响规律,并通过试验研究获得了微区感应钎焊的最佳工艺参数.采用优化的工艺参数进行微区感应钎焊金刚石磨粒试验.结果表明,钎料熔融区域宽度可控制在3 mm以内,钎料对金刚石磨粒浸润良好.扫描电镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)测试结果显示,金刚石与钎料界面附近的C和Cr两种元素存在相互扩散.     

金刚石/铜复合材料与氧化铝陶瓷的Ag-Cu-Ti活性钎焊(英文)

金刚石/铜复合材料具有低膨胀系数和高热导率等优异性能,使其成为一种理想的电子封装材料。采用97%(72Ag-28Cu)-3%Ti活性钎料对金刚石/铜复合材料和氧化铝陶瓷进行钎焊。发现活性钎料在氧化铝陶瓷和金刚石薄膜表面均具有良好的润湿性,在两者表面的平衡润湿角均小于5°。讨论了主要钎焊条件(如钎焊温度和保温时间等)对接头性能的影响。发现钎焊过程中Ti元素聚集在金刚石颗粒的表面形成TiC化合物,且TiC化合物的形貌与钎焊接头的剪切强度具有紧密联系。推测合适的TiC化合物层厚度可改善钎焊接头的剪切强度,而颗粒状的TiC化合物及过厚的TiC化合物层却会损害钎焊接头的性能。获得的最大剪切强度为117MPa。