Ni-Cr合金钎料激光钎焊金刚石磨粒界面显微结构及形成机理

本文采用Ni-Cr合金钎料,在Ar气保护条件下,对金刚石磨粒进行了激光钎焊试验研究。采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD)分析金刚石磨粒与Ni-Cr钎料结合界面的组织结构与物相组成,并研究了钎料与金刚石界面处碳化物的形成机理。测试结果表明,激光钎焊过程中在金刚石表面附近形成的富Cr层与金刚石表面的C元素反应生成碳化物Cr3C2,通过反应热力学与动力学分析显示界面反应产物可以依靠置换反应形成,使金刚石磨粒与钎料实现了牢固结合。     

Ni-Cr合金真空预钎焊金刚石磨粒复合节块界面微结构

在Ni-Cr合金中加入A合金粉制成复合钎料,在加热温度1 050 ℃和保温时间30 min的工艺下进行金刚石磨粒的预钎焊处理试验,在加热温度810 ℃和保温时间4 min的烧结工艺下制备预钎焊磨粒复合节块. 测试预钎焊磨粒的静压强度和复合节块的抗弯强度,并分析预钎焊金刚石、复合节块的界面微结构. 结果表明,复合钎料与金刚石磨粒在预钎焊过程中形成化学结合界面,且对金刚石的热损伤较小;当磨粒浓度范围为10%~50%时,复合节块的抗弯强度均高于常规金刚石节块;预钎焊金刚石与金属胎体在烧结过程中形成冶金结合界面,复合节块界面结合强度高.     

激光钎焊金刚石磨粒界面微结构分析

采用Ni基合金钎料,在Ar气保护条件下,对金刚石磨粒进行了激光钎焊试验研究.采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD)对钎焊金刚石试样进行理化分析,探讨了钎料与金刚石界面处碳化物的形成机理.结果表明,激光钎焊过程中在金刚石表面附近形成的富Cr层与金刚石表面的C元素反应生成碳化物,在钢基体结合界面上Ni-Cr合金钎料和钢基体中的元素相互扩散形成化学冶金结合.     

SnCu钎料合金镀层钎焊连接机理及界面反应

通过在LD31铝合金表面电刷镀Ni,Cu后再沉积SnCu钎料合金镀层的钎焊实验,研究了钎料镀层的连接机理及界面反应,改进了可降低Ni层应力的电刷镀镀Ni液的配方,开发出适合镀层钎焊的SnCu钎料合金镀液,钎焊时钎料润湿为附着润湿,研究了在300℃钎焊时焊缝界面金属间化合物的生长规律,结果表明：焊缝中Cu-SnCu界面处生成了球状和棒状的Cu6Sn5金属间化合物;拉伸时焊缝主要沿着SnCu金属间化合物和富Sn相之间的界面断裂。     

Ag-Cu-Ti钎料钎焊单晶金刚石磨粒的研究

本文根据金刚石与其它元素的结合机理，分析了高强度连接元素Ni、Co、Mn、Si、B，低熔点连接元素Ag、Cu、Zn、Sn和强碳化物形成元素Ti、Cr、W对金刚石的连接作用，研制出6种适合不同焊接条件的钎焊单晶金刚石磨粒的合金钎料。试验结果表明，在焊接温度为940℃，真空钎焊无镀膜单晶金刚石磨粒与45钢基体时，用钎料90(Ag72-Cu)-10Ti合金箔的焊接强度比用AgCu共晶合金箔与Ti箔的焊接强度高。     

Ni-Cr钎料钎焊镀钛CBN界面微观结构分析

采用Ni-Cr钎料真空钎焊镀钛CBN磨粒和45号钢。用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪综合分析镀钛CBN磨粒的焊后形貌,磨粒与Ni-Cr钎料连接界面的微观结构和钎焊后磨粒表面的生成物。发现:钎焊过程中Ni-Cr钎料沿钛镀层爬升,对磨粒浸润性良好。焊后CBN磨粒出露部分的钛镀层在Ni原子的扩散下转变为Ni-Ti金属层。而在钎料包埋处,磨粒的钛镀层在钎焊过程中与CBN、Ni-Cr钎料相互扩散反应,生成了一层以NiTi和Ni_0.3Ti_0.7N为主的中间层,实现镀钛CBN磨粒和Ni-Cr钎料的冶金结合。      

钛基钎料高温钎焊TZM界面行为及热稳定性研究（英文）

采用Ti-8.5Si、Ti-33Cr和Ti-30V-3Mo钎料实现了钛锆钼(TZM)合金的高温真空钎焊连接,借助SEM、EDS及润湿性试验和抗剪试验等分析方法,研究了钛基钎料高温钎焊TZM及钎焊接头经高温热循环后的热稳定性。结果表明,Ti-8.5Si、Ti-33Cr在1520oC/6min的工艺条件下良好润湿TZM,润湿角分别为10o和9o,Ti-8.5Si钎料的铺展面积大于Ti-33Cr钎料的铺展面积,Ti-30V-3Mo钎料在1680oC/8 min的条件下在TZM板上的润湿角为5°。Ti-8.5Si/TZM接头界面形成(Ti, Mo)固溶体,钎缝中心由(Ti, Mo)固溶体和Ti5Si3相组成。Ti-33Cr/TZM接头界面形成(Ti,Mo)固溶体,钎缝中心由(βTi,Cr)固溶体和αTi+(αTi+αTi Cr2)共晶组成。Ti-30V-3Mo/TZM接头,钎缝区主要由(βTi, V)固溶体和αTi组成,界面区由Ti与Mo形成(Ti,Mo)固溶体。3种钎料钎焊TZM,均形成固溶体钎焊接头而实现钎料与TZM的冶金结合,钎焊接头强度分别为135.8 MPa(Ti-8.5Si)、132 MPa(Ti-33Cr)和131 MPa(Ti-30V-3Mo)。Ti-8.5Si/TZM、Ti-33Cr/TZM接头经过1200oC/60min没有观察到明显的晶间渗入和母材溶蚀,界面固溶体结合形式无变化。Ti-30V-3Mo/TZM接头经过1550oC/60 min热循环后,观察到1个晶粒深度的晶间腐蚀,没有明显的母材溶蚀现象,且界面依然保持固溶体结合形式。3种钛基钎料可实现TZM的高温钎焊,依靠界面固溶体实现冶金结合,经高温长时间热循环后钎焊接头组织性能稳定,发生晶间渗入敏感性低,为TZM的高温应用连接提供理论与试验指导。     

Ag-Cu-Ti钎料钎焊金刚石的界面微观组织分析

在真空炉中采用Ag-Cu-Ti钎料对金刚石磨粒进行了真空钎焊试验,实现了金刚石与钢基体的高强度连接.采用SEM对金刚石与钎料界面、金刚石表面碳化物形貌进行了观察分析,采用EDS分析了金刚石与钎料界面的成分变化,采用Raman对焊后的金刚石结构进行了分析.结果表明,Ag-Cu-Ti钎料中的Ti元素在界面处发生偏析,并在金刚石表面生成尺寸小于1 μm块状TiC,金刚石在焊接过程的高温中没有发生石墨化,最后在界面上形成了金刚石/TiC/钎料/钢基体的梯度结合层.     

CN200710132644．6镍基钎料激光钎焊金刚石磨粒的制造方法

一种镍基钎料激光钎焊金刚石磨粒的制造方法,属于高温钎焊技术领域,本发明所需材料为45钢基体、镍基钎料和无镀膜金刚石,首先将加工好的45钢基体和无镀膜金刚石放入有机溶剂中进行超声波清洗,再依照45钢基缈镍基钎料／金刚石磨粒三层顺序制作待加工试样,然后将试样置入由CO2激光器、数控加工机床以及气体保护装置组成钎焊设备上,在CO2激光作用下,镍基钎料受热熔化,与基体和金刚石发生化学冶金结合,从而将金刚石与基体牢固地连接在一起。     

CuSnTiNi钎料真空钎焊金刚石

采用两种不同比例CuSnTiNi混合单质金属粉,对金刚石在1 040℃保温5 min进行了真空钎焊试验.利用SEM,EDS及XRD对金刚石焊后界面微结构和钎料的微观组织进行了测试分析.结果表明,适合钎焊金刚石的活性成分为BCu70Sn15Ti10Ni5（质量分数,%）,该钎料能够在钎焊时首先合金化,在金刚石表面形成了断续的TiC,实现了金刚石的高强度连接,金刚石的热损伤较小,钎料组织由α-Cu固溶体、δ-Cu₃₁Sn₈等相组成,该钎料显微硬度为130~180 HV0.1,比CuSnTi有较高的硬度.     

铜基钎料真空钎焊金刚石

采用铜基合金钎料,适当控制钎焊工艺,实现了金刚石与钢基体的高强度连接.借助扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)分析了真空加热条件下,对铜基合金钎料与金刚石之间的界面反应,钎焊面进行了表面形貌和结构分析.探讨了钎料与金刚右界面处碳化物的形成机理.阐明了在钎焊过程中Ti元素在金刚石界面形成富Ti层并与金刚石表面的C元素反应生成TiC、SnTi C是实现合金层与金刚石有较高结合强度的主要因素.钎料与钢基体在钎焊温度下发生组元间相互扩散,形成了固溶体及其化合物,从而实现钎料与钢基体的高强度结合,并对一系列铜基钎料进行了测试.     

高温钎焊过程中Ni-Cr合金对金刚石磨粒静压强度的影响

采用C类(Ni82Cr7Si4.5B3.1Fe3)和E类(BNi76Cr15P9)两种钎料对金刚石进行真空炉中钎焊。通过静压强度测试对各种状态下的金刚石钎焊性能进行评价,并借助SEM以及拉曼光谱仪对金刚石表面碳化物的形貌和金刚石的石墨化进行检测分析。结果表明:钎焊高温对金刚石强度的影响较合金钎料的化学侵蚀作用而言小很多;触媒元素Ni、Fe和强碳化物形成元素Cr等引起的化学侵蚀,是导致金刚石静压强度降低的两个主要原因;不同品质的金刚石经过高温钎焊后,静压强度值出现不同程度的降低。     

Ni-Cr合金真空钎焊金刚石界面反应的热力学与动力学分析

采用Ni-Cr合金钎料，适当控制钎焊工艺，实现了金刚石与钢基体的高强度连接。采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)及X射线衍射结构分析了真空加热条件下，Ni-Cr合金钎料与金刚石之间的界面反应，探讨了钎料与金刚石界面处碳化物的形成机理。结果表明，Ni-Cr合金钎料中的Cr和少量Si在金刚石表面富集并与金刚石中的C发生反应生成Cr7C3、Cr3C2碳化物，其中Cr7C3呈笋状生长，Cr3C2呈片状，可能有少量SiC生成。金刚石与钎料的界面形成了金刚石＼SiC、Cr3C2＼Cr7C3钎料的梯度材料，实现了Ni-Cr合金与金刚石的冶金结合。     

含硼金刚石钎焊界面分析及磨粒强度研究

通过SEM、EDS及XPS研究了银铜钛合金真空钎焊含硼金刚石界面结合处微结构,运用热力学及动力学理论分析界面原子扩散机制、反应生成物结构及生长过程,并在不同条件下测试磨粒静压强度和冲击强度。实验结果表明:高温钎焊过程中,C原子处于扩散前沿,与偏聚的Ti原子优先生成TiC;随着反应时间的延长,B原子经化合反应生成TiB2。TiC与TiB2的热膨胀系数非常相近,约7.4×10-6/K,因此生成物之间的热应力极小,且形成了类似TiB2-TiC复合材料结构,实现了磨粒与钎料之间牢固的冶金结合。钎焊后含硼金刚石静压强度与冲击强度分别提高5.4%和34.8%,同时良好的自锐性使钎焊含硼金刚石工具在难加工材料方面有着良好的应用前景。     

Ni-Cr合金钎焊金刚石接头残余应力分析

针对Ni-Cr合金钎焊金刚石冷却过程中产生较大残余应力的问题,利用有限元软件ANSYS建立金刚石六-八面体模型进行模拟分析。结果表明:残余应力在金刚石中心轴线和金刚石与钎料界面垂直方向上变化明显;最大残余应力出现在金刚石六-八面体尖角与钎料界面结合处;金刚石在钎料中包埋深度不同,残余应力最大值不同,包埋深度为60%时,工具性能较好。激光拉曼光谱对钎焊金刚石接头中残余应力测试结果与有限元数值模拟结果相符,误差小于10%。     

Ni-Cr合金真空单层钎焊金刚石砂轮

单层高温钎焊超硬磨料砂轮具有传统电镀砂轮无法比拟的优异磨削性能 ,国内应及早研制开发应用此种砂轮。本文利用真空炉中钎焊的方法 ,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间的高强度连接。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。即在钎焊过程中会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高结合强度的主要因素。最后重负荷磨削试验表明金刚石为正常磨损 ,没有整颗金刚石脱落 ,说明金刚石确有高的把持强度     

Ni-Cr合金钎焊镀钛金刚石的研究

本文利用真空炉中钎焊的方法,采用Ni-Cr合金钎料,适当控制钎焊温度,保温时间和冷却速度,实现了镀钛金刚石与钢基体的高强度连接.并用深腐蚀处理钎焊后的试样,使金刚石脱离基体,用扫描电镜,X-射线能谱,对金刚石表面的碳化物进行了分析,剖析了Ni-Cr合金与镀钛金刚石的接口微区结构.结果表明:在钎焊过程中,钎料在金刚石表面形成富铬层并与金刚石表面的C元素反应生成Cr7C,和Cr3C2,其中Cr7C3呈笋状生长,Cr3C2呈片状生长,而Ti却并没有在表面形成碳化物.这主要是因为Ti元素与Ni的结合力大于Ti与C的结合力,因此,实现Ni-Cr合金与镀钛金刚石高强度冶金结合的,是活性钎料中的Cr元素.     

真空钎焊TiAl基合金用Ti-Zr-Cu-Ni-Co-Mo钎料的钎焊性能（英文）

采用非晶和晶态Ti-25Zr-12.5Cu-12.5Ni-3.0Co-2.0Mo(质量分数,%)钎料对Ti-47Al-2Nb-2Cr-0.15B(摩尔分数,%)合金进行真空钎焊连接,对两种钎料的熔化行为、润湿铺展性、填缝隙能力以及由钎焊TiAl基合金所得的钎焊接头进行详细的研究。结果表明:与晶态钎料相比,非晶钎料具有更窄的熔化温度区间、更低的液相线温度和熔化激活能;同时,非晶钎料在Ti-47Al-2Nb-2Cr-0.15B合金表面上具有更优异的钎焊性。非晶和晶态两种钎料的钎焊接头均由两侧的界面反应层和中心钎焊层组成,非晶钎料钎焊接头的抗拉强度均高于相同钎焊工艺参数下的晶态钎料钎焊接头的抗拉强度,且在钎焊温度1273K下获得的钎焊接头的抗拉强度达到最大值254 MPa。     

金刚石磨粒激光钎焊的试验研究

激光钎焊用于金刚石磨粒与基体的焊接,因激光具有高的功率密度,可实现快速加热和降温,有效控制金刚石磨粒的热损伤;由于热影响区小,可保证基体基本不变形。本文主要研究了金刚石磨粒的激光钎焊。重点讨论了激光功率、扫描速度及光斑直径等参数对连接界面的影响;讨论了其结合界面的微观形貌及热损伤、开裂等缺陷。研究结果表明,当ρ在25～30J／mm^3范围,可以实现激光钎焊金刚石颗粒与基体45钢的优良焊接。     

颗粒增强复合钎料钎焊TiAl合金接头界面结构及性能

采用纳米Si3N4颗粒增强的AgCuTi复合钎料(AgCuTiC)实现了TiAl合金的钎焊连接.利用SEM,EDS及XRD等分析方法确定了TiAl/AgCuTiC/TiAl接头的典型界面结构为TiAl/AlCu2Ti/Ag(s,s)+TiN+ Al4Cu9+Ti5Si3.结果表明,钎焊过程中从TiAl母材溶入液相钎料的活性钛与复合钎料中纳米Si3N4颗粒发生反应,在钎缝中形成了细小的颗粒状TiN,Ti5Si3及Al4Cu9化合物增强的银基复合材料组织.银基复合材料的形成不仅提高了钎缝自身的强度,而且通过降低钎缝的线膨胀系数缓解了接头残余应力,并最终改善了钎焊接头的性能.当采用增强相含量为3％的AgCuTiC钎料在880℃保温5min条件下钎焊时,接头室温平均抗剪强度最高为278 MPa,比采用AgCuTi钎料提高40％.