异种材料TLP扩散连接过程的非对称性

通过对SiC颗粒增强A1基复合材料与A1合金的TLP扩散连接试验，对异种材料TLP扩散连接过程存在的非对称性进行了深入的研究，并对异种材料TLP扩散连接过程的等温凝固动力学进行了数学建模，且结合接头区域的成分分布进行了验证。研究表明：SiC颗粒增强铝基复合材料与铝合金连接接头区域连接界面向铝合金一侧偏移，接头区域溶质原子成分分布非常不均匀；由于溶质原子扩散速度以及中间层和母材冶金反应的不同，导致异种材料TLP扩散连接过程存在明显的非对称性。所建的等温凝固动力学模型能够用来解释异种材料TLP扩散连接过程，对于异种材料连接具有重要的理论意义。     

SiC颗粒增强铝基复合材料与铝合金TLP扩散连接工艺试验研究

对SiC颗粒增强铝基复合材料与铝合金 异种材料组合进行了TLP扩散工艺试验研究，分析了材料组合、中间层、连接温度和时间等参数对接头区域各元素的浓度分布的影响。研究结果对于复合材料与金属的连接具有重要的指导意义。     

SiC颗粒增强Al复合材料的扩散反应连接试验

以Cu箔为中间层,利用金相显微镜、拉伸试验机、X射线衍射仪对SiC颗粒增强铝基复合材料进行了真空扩散反应连接试验研究.结果表明,连接表面的洁净与否对接头外观质量具有重要影响;连接温度升高,原子扩散区域增大而连接试样的整体力学性能变差;连接接头中有金属间化合物AlCu3的产生.     

SiCP颗粒增强Al基复合材料的瞬间液相连接

采用Ni箔和Cu/Ni/Cu多层箔作中间层在923K进行了SiC颗粒增强铝基复合材料的瞬间液相连接.研究表明,无压连接时,接头强度随保温时间延长有所增高,但界面处会存在纯金属(无增强颗粒)区域和氧化物夹杂,是导致接头强度不高的主要原因.加压TLP连接则能有效改善界面组织和接头性能.采用Cu/Ni/Cu多层箔作中间层加压连接时接头强度可达189.6MPa,约为母材强度的85%.本文对压力的作用和复合材料TLP连接界面特性进行了讨论.     

SiCP颗粒增强Al基复合材料的瞬间液相连接

采用Ni箔和Cu/Ni/Cu多层箔作中间层在923K进行了SiC颗粒增强铝基复合材料的瞬间液相连接。研究表明,无压连接时,接头强度随保温时间延长有所增高,但界面处会存在纯金属（无增强颗粒）区域和氧化物夹杂,是导致接头强度不高的主要原因。加压TLP连接则能有效改善界面组织和接头性能。采用Cu/Ni/Cu多层箔作中间层加压连接时接头强度可达189．6MPa,约为母材强度的85％。本文对压力的作用和复合材料TLP连接界面特性进行了讨论。     

Al2O3p/6061Al复合材料焊接工艺参数的优化及接头组织

通过与基体铝合金的对比试验研究了颗粒增强铝基复合材料Ａｌ２Ｏ３ｐ／６０６１Ａｌ扩散焊各主要工艺参数对接头强度的影响规律,探讨了接头区域微观组织状态对接头强度的影响。结果表明：焊接温度是影响接头强度的主要工艺参数,接头区域存在氧化物及增强相偏聚等缺陷,是造成该种材料焊接性差的主要原因,在此基础上成功实现了颗粒增强铝基复合材料Ａｌ２Ｏ３ｐ／６０６１Ａｌ的扩散连接。     

颗粒增强铝基复合材料6066Al／SiCp的时效析出特性

采用喷射共沉积工艺制备了6066Al基体铝合金以及含不同体积分数增强颗粒的6066Al/SiCp铝基复合材料，与常规则熔铸＋挤压的基体铝合金比较，喷射共沉积基体铝合金和复合材料的力学性能峰值时效时间明显缩短，即喷射共沉积6066Al和6066Al/SiCp颗粒增强铝基复合材料发生加速时效现象。对材料的微观组织进行常规金相和透射电镜观察，分析了SiCp增强陶瓷颗粒以及喷射共沉积工艺对材料时效析出行为的影响。研究表明：喷射共沉积工艺所形成的非平衡组织中溶质原子浓度高，时效析出驱动力大，有利于时效过程溶质原子扩散和第二相的形核。喷射共沉积材料细化的晶粒组织及复合材料中的高密度位错有利于非均匀形核，是加速材料时效析出动力学过程的主要原因。     

复合铸造SiCp／ZL104复合材料组织性能研究

采用复合铸造法制备出平均粒径为15.8μm、体积分数为20%的SiC颗粒增强工业用ZL104铝合金基复合材料.对实验制备的颗粒增强铝基复合材料试样的微观组织结构、力学性能进行了研究.实验结果表明,所制备的复合材料中SiC增强颗粒分布均匀.界面层较薄且有明显的溶质扩散;复合材料试样的孔隙率为4.2%,硬度达到76.2HB,抗拉强度达到135MPa,伸长率为0.5%.经过断口分析发现,复合材料主要表现为增强体颗粒附近基体铝合金的韧性断裂.材料性能的降低是由于复合材料的孔洞缺陷割断了材料的连续性,引起局部应力集中.从而产生裂纹而断裂.     

TiB2+SiC混杂颗粒增强的ZL109复合材料

在原位合成工艺制备TiB2颗粒增强ZL109复合材料基础上，通过加入SiC颗粒增强铝基复合材料，制备了TiB2＋SiC混杂颗粒增强ZLl09复合材料。结果表明：TiB2颗粒在铝合金熔体中具有良好的悬浮稳定性，而且在TiB2＋SiC混杂颗粒增强铝基复合材料中，由于TiB2颗粒的存在，有效抑制了SiC颗粒的沉降行为，熔体经45min静置仍可获得颗粒分布均匀的复合材料，这使得制备高模量复杂形状零件的直接铸造成型成为可能；在TiB，＋SiC混杂颗粒增强铝基复合材料中，颗粒的混杂作用对复合材料弹性模量的提高具有协同作用，能够大幅度提高复合材料的弹性模量，其弹性模量较计算值提高14．7％；对于（10％TiB2＋10％SiC）／ZL109混杂增强铝基复合材料，经T6热处理后，材料抗拉强度可达到275MPa，弹性模量提高到105．8GPa。     

搅拌铸造法制备SiCp／A356铝基复合材料的研究

利用搅拌铸造技术制备SiCp/A356铝基复合材料.通过金相观察(OM),扫描电镜(SEM)及力学性能测试对所制备的颗粒增强铝基复合材料的显微组织和力学性能进行了研究.结果表明,SiC增强颗粒较均匀地分布于基体中,SiC/Al界面处存在明显的Si溶质偏聚,复合材料的孔隙率为4.2%;与基体合金相比,SiC颗粒的加入提高了复合材料的硬度和屈服强度,抗拉强度及延伸率略有下降;断口分析表明,搅拌铸造SiCp/A356铝基复合材料主要的断裂机制为SiC/Al界面脱粘及基体合金的脆性断裂.     

Comparative evaluation of X‐ray test results with bend test results for aluminium alloy welded joints

The SiC particle reinforced aluminum alloy has been developed for various machine parts. Aluminum welded machine parts often require welded joints composed of dissimilar alloys. In the present study, electron beam weldability of dissimilar joints was investigated on different combinations of aluminum alloys of 10 mm thickness. The main alloy is 10% SiC particle reinforced Al–Si aluminum alloy. Combination wrought alloys are Al–Si, Al–Mg, Al–Mg–Si and Al–Zn–Mg–Cu alloys. The electron beam machine is a 6 kW high voltage type. The joint groove is of square butt without filler metal.

In the case of SiC reinforced alloy/Al–Si and Al–Mg, joints, weldability was poor because some weld imperfections were recognized such as arcing and other defects. In the case of SiC reinforced alloy/Al–Mg–Si, Al–Zn–Mg–Cu, the cracking sensitivity is low while some small porosity was recognized. Tensile strength became about 150 MPa such as SiC reinforced alloy. Impact values of the SiC reinforced alloy/Al–Mg–Si joint were recovered through 2160 h room temperature ageing. Micro segregation of the Si element was recognized for the SiC reinforced alloy/Al–Mg–Si joint by electron probe microanalyser analysis.     

SiC_p/3003Al复合材料与3003Al的闪光对焊研究

采用连续闪光对焊的焊接方法 ,对 Si Cp/30 0 3Al复合材料与 30 0 3Al合金的焊接性进行研究。试验结果表明 :在合适的工艺参数下 ,Si Cp/30 0 3Al与 30 0 3Al合金闪光对焊焊缝区结合致密、无气孔及裂纹等缺陷 ;接头强度高且随增强相 ( Si C颗粒 )体积分数的增加而增加。因此 ,采用闪光对焊方法焊接颗粒增强型 Al基复合材料是可行的     

电子封装用SiCP/Al复合材料的热膨胀性能

采用气压浸渗方法制备了SiCP／Al（SiC颗粒增强铝基复合材料）。研究了复合材料的工程热膨胀系数CTE和物理CTE随体积分数的变化关系。结果表明，随着SiC颗粒体积分数的增加，复合材料的工程CTE减小，物理CTE也减小。相比双尺寸SiC，／Al，单尺寸颗粒的SiCP／Al物理CTE曲线随温度增长不规则，这可以归结于SiC颗粒与基体合金接触表面积较小.     

Temperature gradient transient liquid phase diffusion bonding: a new method for joining advanced materials

Abstract

A novel method for transient liquid phase (TLP) diffusion bonding of aluminium based materials has been developed which is capable of reliably providing excellent bonds with parent material shear strengths. This new method relies on imposing a temperature gradient across the bond line during TLP diffusion bonding and this leads to the formation of sinusoidal or cellular interfaces. Consequently, bond strengths are increased, possibly as a result of the higher metal–metal contact along the non-planar interfaces compared with the planar interfaces associated with either conventional TLP or solid state diffusion bonding processes. This paper describes the results achieved, implementing the new method and using copper interlayers, when joining Al–Mg–Si, Al–Li alloys, and an aluminium metal matrix composite with SiC particles. Patent protection has been filed in the UK under UK Patent No. 9709167.2.     

Ni3Al单晶高温合金过渡液相扩散焊工艺

采用KNi3中间层,对Ni3Al单晶高温合金进行过渡液相扩散焊,分析不同焊接保温时间的接头和基体组织的变化,测试接头的高温持久性能.结果表明,1 240℃保温12 h,TLP扩散焊接头局部区域有少量的γ＋γ＇共晶组织及小块状的硼化物组织,其它区域均为与基体组织一致的γ＋γ＇双相组织;基体γ＇相由四方形转变成不规则状.焊接接头在1 000℃高温持久强度达到标准状态的基体强度90%.试样组织出现γ＇相筏形化,焊缝区域筏形组织粗化,且形状不规则,与持久应力方向呈一定角度.     

Formation process, microstructure and mechanical property of transient liquid phase bonded aluminium-based metal matrix composite joint

1　INTRODUCTIONThealuminium basedmetalmatrixcomposites(MMCs)areadvancedmaterialsthathavesuperiorproperties ,especiallyincreasedstiffness ,highstrength ,goodwearresistanceandsuperiorelevatedtemperatureproperties .Theyhavereceivedconsider ableattentionascandidatesforadvancedindustrialapplications[1,2 ] .But ,theirapplicationshavebeenseverelyrestrictedbythelackofasuitablejoiningmethod[3] .AlthougthfusionweldingmethodscanbeusedtojointheMMCs ,themethodsnormallytendtoresultinunfavourablejoint…     

Transient liquid phase diffusion bonding of Al/Al2O3 nanostructured metal matrix composites

Transient liquid phase (TLP) diffusion bonding was carried out on nanostructured metal matrix composite sheets of Al-1100 alloy with 5 wt-% alumina particles at various bonding temperatures and process durations. A thin layer of 5 μm pure copper was electrodeposited as an interlayer. Joint formation was first attributed to the solid state diffusion of copper into the aluminium metal matrix followed by eutectic formation; then, base metal dissolution and isothermal solidification was completed at the joint interface. Joint area was characterised using scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). Diffraction patterns showed the formation of intermetallic phases like CuAl₂. The concentration of Al₂O₃ particles increases across the interface as the bonding temperature increases. As a result, the highest bond strength of 123 MPa was achieved after a bonding duration of 30 min at 590°C.     

铝-钢堆焊-搅拌摩擦复合焊接头特性分析

针对铝-钢异种金属焊接缺陷多、效率低等问题,提出一种堆焊-搅拌摩擦复合焊接方法,即采用旁路分流电弧焊先在钢板上堆敷铝合金,再采用搅拌摩擦焊进行铝合金堆敷层和铝合金母材的搭接焊,得到在铝-铝界面呈现典型搅拌摩擦焊“洋葱圆环”状结合的铝-铝-钢复合过渡接头. 针对典型焊缝进行铝-钢异种金属接头的组织结构分析.结果表明,搅拌摩擦焊可以有效消除铝合金堆敷层中存在的气孔等缺陷,并实现金属界面层的减薄. 对铝钢结合界面进行EDS扫描,在堆敷铝合金侧可以观察到呈树枝状的Fe相扩散和呈网状的不均匀Si相扩散,结合XRD(X-ray diffraction)分析其主要成分为Al₅Fe₂Zn_0.4和Al₇Fe₃Si_0.3. 对接头试样进行拉伸试验,拉伸接头断裂在铝合金母材处,达到铝合金母材强度的100%,符合接头应用的力学指标.