Al_2O_3陶瓷与TiAl合金真空钎焊接头界面组织及性能

采用AgCuTi活性钎料实现了Al_2O_3陶瓷与TiAl合金的钎焊连接,研究了钎焊接头的界面结构及其形成机制,并且分析了不同钎焊参数对接头界面组织和接头力学性能的影响规律。结果表明:Al_2O_3陶瓷与TiAl合金钎焊接头的典型界面组织为:Al_2O_3/Ti_3(Cu,Al)_3O/Ag(s.s)+Cu(s.s)+AlCu_2Ti/AlCu_2Ti+AlCuTi/TiAl。钎焊过程中,TiAl基体向液态钎料中的溶解量决定了钎焊接头界面组织的形成及其演化。随着钎焊温度的升高和保温时间的延长,Al_2O_3陶瓷侧的Ti_3(Cu,Al)_3O反应层增厚,钎缝中弥散分布的团块状AlCu_2Ti化合物逐渐聚集长大。陶瓷侧界面反应层的厚度和钎缝中AlCu_2Ti化合物的形态及分布共同决定着接头的抗剪强度。当钎焊温度为880℃,保温10 min时,接头的抗剪强度最大,达到94 MPa,此时接头的断裂形式呈现沿Al_2O_3陶瓷基体和界面反应层的复合断裂模式。     

Ti活度对Al_2O_3/Ag-Cu-Ti/Fe-Ni-Co钎焊接头力学性能和微观组织结构的影响（英文）

采用Ag Cu Ti钎料实现了Al_2O_3陶瓷与Fe-Co-Ni合金的钎焊连接,并调查了不同钛含量的钎料对Al_2O_3/Ag-Cu-Ti/Fe-Ni-Co钎焊接头机械性能和微观组织结构的影响。利用扫描电镜(SEM),X射线能量谱仪(EDS),X射线衍射仪(XRD)及电子万能试验机研究了钎焊接头的力学性能和微观组织结构。结果表明,钛含量的增加明显提高Ag-Cu-Ti钎料与Al_2O_3陶瓷的相互作用,在Al_2O_3/Ag-Cu-Ti界面生成一层由Ti-Al和Ti-O化合物组成的反应层。Al_2O_3/Ag-Cu-Ti/Fe-Ni-Co钎焊接头的抗拉强度随钛含量的增加而增加,当钛含量提高到8%(质量分数)时,抗拉强度达到最大值78 MPa。通过微观组织结构分析发现,采用AgCu4Ti在890℃保温5 min的条件下可以获得较好的钎焊接头,典型接头的微观组织结构为Al_2O_3/TiAl+Ti_3O_5/NiTi+Cu_3Ti+Ag(s,s)/Ag(s,s)+Cu(s,s)+(Cu,Ni)/Fe-Ni-Co。采用Ag-Cu-8Ti获得的钎焊接头的界面反应层与Ag-Cu-4Ti差异不大,但反应层稍微增厚,并伴有TiO和Ti_3Al在Al_2O_3/Ag-Cu-Ti界面生成。     

真空钎焊工艺对Al_2O_3陶瓷/304不锈钢接头成形的影响

采用Ag-Cu-Ti钎料对Al_2O_3陶瓷与304不锈钢进行了不同工艺参数下的真空钎焊连接试验。通过SEM、EDS、XRD方法分析了钎焊接头的显微组织和界面反应产物,研究了钎焊温度和保温时间对钎焊接头组织和裂纹的影响。结果表明,Al_2O_3/304接头钎缝分为3个反应区,分别是靠近陶瓷的反应层,由Ti O反应层和Ti3Al反应层组成;钎缝区,由Ag(Cu)固溶体、Cu(Ag)固溶体和Ti Fe_2组成;靠近不锈钢的Ti Fe_2+Ti O反应层。随着钎焊温度升高,保温时间的延长,接头钎缝中Ti Fe_2数量增加,尺寸增大,这降低了通过塑性变形缓解接头残余应力的能力,同时陶瓷侧界面反应层增厚。这些使得接头陶瓷的裂纹现象越严重。     

温度对添加泡沫Cu的TC17-C/C复合材料钎焊接头力学性能和微观组织的影响

以泡沫Cu作为应力缓冲中间层,采用Ag-Cu-Ti合金作为钎料,采用不同的温度真空钎焊C/C复合材料和TC17钛合金。通过剪切试验测试不同钎焊温度下接头的力学性能,并采用SEM、EDS和XRD分析钎焊接头的微观组织。研究表明:当钎焊温度为860℃时,钎焊接头获得最大的剪切强度24 MPa。钎焊后,中间层与母材连接紧密,无界面缺陷。在TC17钛合金侧,Ti元素和Cu元素发生界面反应,依次形成CuTi_2、CuTi的反应层;在中间层,Cu和Ti相互结合形成Cu4Ti_3金属化合物,还有Ag(s,s)和Cu(s,s)相;在C/C复合材料一侧,Ti和C发生界面反应形成Ti C化合物,改善了钎料对C/C复合材料表面的润湿性能,增强了钎焊接头的连接效果。     

AgCu+nano-Al_2O_3复合钎料钎焊TC4合金与Al_2O_3陶瓷:界面结构及接头性能

通过向Ag Cu共晶钎料中添加nano-Al2O3增强相(2%,质量分数)并采用高能球磨的方法获得了Ag Cu+nano-Al2O3复合钎料(Ag Cu C钎料)。采用Ag Cu C钎料实现了TC4合金与Al2O3陶瓷的高质量钎焊连接,确定了TC4/Ag Cu C/Al2O3钎焊接头的典型界面组织结构为:TC4/α-Ti+Ti2Cu扩散层/Ti3Cu4层/Ag(s,s)+Ti3Cu4+Ti Cu/Ti3Cu4层/Ti3(Cu,Al)3O层/Al2O3。Nano-Al2O3的添加抑制了钎缝中连续的Ti-Cu化合物层的生长,同时在钎缝中形成了颗粒状Ti-Cu化合物相增强的Ag基复合材料,改善了钎焊接头的界面组织。随着钎焊温度的升高,各反应层厚度逐渐增加,颗粒状Ti-Cu化合物不断长大,Ag基复合材料组织逐渐细小。当钎焊温度T=920℃,保温时间t=10 min时接头抗剪强度达到最大为67.8 MPa,典型断口分析表明:压剪过程中,裂纹起源于钎角处并沿钎缝扩展后转入Al2O3陶瓷,最终在Al2O3陶瓷母材侧发生断裂。     

Ti40Zr25Ni15Cu20非晶钎料钎焊Si3N4陶瓷的界面结构及强度

采用Ti40Zr25Ni15Cu20非晶钎料进行了Si3N4陶瓷真空钎焊连接,利用SEM、EDX等微观分析手段,研究了钎焊界面的微观结构,得出界面反应层有两部分组成,接头界面微观结构为Si3N4/TiN/Ti-Si,Zr-Si化合物/钎缝中心;在相同钎焊工艺条件下,研究对比了晶态和非晶态钎料钎焊接头的强度,发现非晶态钎料钎焊的接头强度大大超过用晶态钎料钎焊的接头.     

SiC陶瓷真空钎焊接头界面结构及机理分析

采用Ti-Zr-Ni-Cu钎料对SiC陶瓷进行了真空钎焊,研究了SiC陶瓷真空钎焊接头的界面显微组织和界面形成机理.试验中采用扫描电子显微镜(SEM)对接头组织进行了观察,并进行了局部能谱分析.结果表明,接头界面产物主要有TiC,Ti5Si3,Zr2Si,Zr(s,s),Ti(s,s)+Ti2(Cu,Ni)和(Ti,Zr)(Ni,Cu)等.接头的界面结构可以表示为:SiC/TiC/Ti5Si3+Zr2Si/Zr(s,s)/Ti(s,s)+Ti2(Cu,Ni)/(Ti,Zr)(Ni,Cu).钎焊过程分为五个阶段:钎料与母材的物理接触;钎料熔化和陶瓷侧反应层开始形成;钎料液相向母材扩散、陶瓷侧反应层厚度增加,钎缝中液相成分均匀化;陶瓷侧反应层终止及过共晶组织形成;钎缝中心金属间化合物凝固.在钎焊温度960℃,保温时间10 min时,接头抗剪强度可达110 MPa.     

SiC陶瓷真空钎焊接头界面结构及机理分析

采用Ti-Zr-Ni-Cu钎料对SiC陶瓷进行了真空钎焊,研究了SiC陶瓷真空钎焊接头的界面显微组织和界面形成机理.试验中采用扫描电子显微镜(SEM)对接头组织进行了观察,并进行了局部能谱分析.结果表明,接头界面产物主要有TiC,Ti₅Si₃,Zr₂Si,Zr(s,s),Ti(s,s)+Ti₂(Cu,Ni)和(Ti,Zr)(Ni,Cu)等.接头的界面结构可以表示为:SiC/TiC/Ti₅Si₃+Zr₂Si/Zr(s,s)/Ti(s,s)+Ti₂(Cu,Ni)/(Ti,Zr)(Ni,Cu).钎焊过程分为五个阶段:钎料与母材的物理接触;钎料熔化和陶瓷侧反应层开始形成;钎料液相向母材扩散、陶瓷侧反应层厚度增加,钎缝中液相成分均匀化;陶瓷侧反应层终止及过共晶组织形成;钎缝中心金属间化合物凝固.在钎焊温度960℃,保温时间10 min时,接头抗剪强度可达110 MPa.     

TiZrNiCu非晶钎料钎焊TiB_w/TC4复合材料和Ti60合金（英文）

使用TiZrNiCu非晶钎料成功实现了TiB_w/TC4复合材料和Ti60合金的钎焊连接。通过扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪及万能材料试验机表征钎焊接头的组织及性能。在940°C保温10 min下,钎焊接头的典型界面组织为Ti Bw/TC4复合材料/β-Ti+Ti B晶须/(Ti,Zr)_2(Ni,Cu)金属间化合物层/β-Ti层/Ti60合金。钎焊过程中元素向母材中的扩散过程直接影响接头界面结构。钎焊温度的升高使(Ti,Zr)_2(Ni,Cu)金属间化合物层的厚度减小,当钎焊温度超过1020°C时,(Ti,Zr)_2(Ni,Cu)金属间化合物层消失。钎焊温度较低时,生成的脆性相(Ti,Zr)_2(Ni,Cu)不利于接头性能。接头剪切强度随钎焊温度的升高呈先增加后降低的趋势,在1020°C下获得最大的剪切强度368.6 MPa;而当钎焊温度达到1060°C时,接头强度降低,这是由于形成了粗大的层状(α+β)-Ti组织。     

B4C-TiB2-SiC-TiC复合陶瓷钎焊接头微观组织及力学性能

采用Ag-Cu-Ti钎料及Ag-Cu-Ti+B4C复合钎料对高性能B4C-TiB2-SiC-TiC(BTST)复合陶瓷进行了钎焊连接,分析了Ag-Cu-Ti钎料在复合陶瓷表面的润湿行为,研究了钎焊温度、保温时间以及B4C含量对接头界面组织及力学性能的影响。结果表明：钎料对BTST复合陶瓷具有良好的润湿性,界面反应主要发生在Ti与复合陶瓷之间,反应产物主要为TiC和TiB。钎焊温度和保温时间显著影响钎焊接头的界面组织和力学性能。随着钎焊温度的提高或保温时间的延长,BTST复合陶瓷侧界面反应层逐渐增厚,钎缝组织趋向于形成Ag-Cu共晶组织,钎焊接头弯曲强度先升高后降低。随着钎料中B4C含量的增加,接头中陶瓷侧反应层厚度急剧降低,钎缝区域组织得到细化,接头强度先升高后降低。当添加B4C颗粒含量为1wt.%,钎焊温度890℃,保温时间15 min时,钎焊接头弯曲强度最高为314.2 MPa。     

ZrO_2陶瓷与TC4真空钎焊接头组织和性能

由于陶瓷-金属构件能够实现性能互补,其钎焊技术和接头可靠性已经成为研究热点,包括钎料选用、炉中气氛控制,以及工艺参数优化等。文中采用Ag70-Cu-Ti4.5钎料进行了ZrO_2陶瓷和TC4合金的真空钎焊连接,研究了钎焊温度与保温时间对钎焊接头四点弯曲强度与界面组织结构的影响。结果表明,最佳钎焊工艺参数为钎焊温度875℃,保温时间15 min,钎焊接头强度最高可达191.9 MPa,但钎焊温度的较小变化会引起接头强度的急剧下降。从钎料中溶解的Ti和Cu元素对ZrO_2/TC4钎焊接头的组织演变具有主要影响,钎焊接头界面组织为ZrO_2/TiO+Cu_2Ti_4O+Cu_4Ti_3/Ag+Cu_3Ti_3O/Ti_2Cu_3/Ti_2Cu_3+CuTi_2/CuTi_2+CuTi_3/TC4。在一定范围内,反应层厚度增大,界面组织细小均匀,可以获得较好的接头性能。     

石墨/紫铜间接钎焊接头的界面组织及力学性能

在950℃,30 min条件下,采用含活性元素Ti的Sn0.3Ag0.7Cu-x Ti(x=1.0,1.2,1.4,1.6,1.8,质量分数,%)金属粉末对石墨进行反应金属化,然后用Sn0.3Ag0.7Cu钎料在真空条件下实现了紫铜和石墨的间接钎焊.钎焊接头的典型界面结构为:紫铜/Cu3Sn/Cu6Sn5/b-Sn/Ti C/石墨.在反应金属化过程中金属化粉末中的Ti起到重要作用,而Ti含量对钎焊接头的界面组织和抗剪强度没有影响.随着钎焊温度升高,紫铜中越来越多的Cu溶解到液相钎料中反应生成Cu-Sn化合物,接头的抗剪强度有一定程度的提高.断口分析表明:接头主要在b-Sn层中断裂,并呈现韧性断裂.当Cu-Sn化合物充满整个钎缝(600℃),接头强度大幅提高,达到30 MPa,接头在石墨母材完全断裂.     

Ti(C,N)基金属陶瓷与低碳钢真空钎焊的界面结构及接头强度

本文采用CuMnNiCrSi钎料实现了对Ti(C,N)基金属陶瓷与低碳钢的真空钎焊连接。研究了钎焊温度和保温时间对钎焊接头剪切强度的影响,通过XRD、SEM和EDS对接头的物相、显微组织、元素分布及断口形貌进行分析。研究表明:在钎焊温度为1030℃,保温时间为20 min的工艺条件下,钎焊接头的结合强度达到最大,其剪切强度为301.5 MPa。Ti(C,N)基金属陶瓷/低碳钢焊缝由α-Ti基固溶体和Cr基固溶体构成。在金属陶瓷一侧的界面处形成Cu基固溶体,在钢一侧形成(Cu,Ni)固溶体和(Fe,Ni)固溶体。Ti(C,N)基金属陶瓷/低碳钢接头断裂发生在Cu基钎料处,其断裂方式为韧性断裂。     

高纯氧化铝陶瓷与无氧铜的钎焊

电真空应用中,要求高纯氧化铝与无氧铜的连接接头具有较高的强度和气密性.采用Ag-Cu-Ti活性钎料直接钎焊高纯氧化铝陶瓷与无氧铜,研究了钎焊温度和保温时间对接头组成、界面反应以及接头抗剪强度的影响,研究了铜基体材料对钎焊接头组织和界面反应的影响.钎焊温度850～900℃,保温时间20～60 min时,接头抗剪强度接近或达到90 MPa.钎焊工艺参数偏离上述范围时,接头抗剪强度较低.接头由Cu/Ag(Cu),Cu(Ag,Ti)/Cu3Ti3O(TiO2)/Al2O3组成,反应层以Cu3Ti3O为主,个别工艺条件下有一定量的TiO2生成,铜基体视工艺条件的不同对钎焊接头组织有一定影响.     

铜基活性钎料钎焊Al_2O_3/Kovar的接头组织和强度研究

研究开发了Al_2O_3陶瓷与Kovar合金直接钎焊用Cu-Sn-Ti-Ni活性粉末钎料。在真空下采用该钎料钎焊Al_2O_3和Kovar合金,并对接头的微观组织、抗剪强度及断口进行了分析。结果表明,Al_2O_3/钎料界面上生成了厚度约为1μm的反应层,该反应层主要由Cu_3TiO_4和AlTi组成;钎料层主要由Cu(s,s)、NiTi和TiFe_2等组成。Al_2O_3与Kovar在920℃真空条件下焊接性能良好,抗剪强度102.86 MPa,且断裂主要发生在Al_2O_3陶瓷与钎料结合的界面上。     

Ti(C,N)基金属陶瓷与45钢钎焊接头显微组织和剪切强度的研究

以铜基合金为钎料,通过真空钎焊方法获得Ti(C,N)基金属陶瓷与45钢牢固接头。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等研究了主要钎焊工艺参数对钎焊接头剪切强度、显微组织和界面处各元素分布的影响规律。结果表明:随着钎焊温度和保温时间的增加,接头的剪切强度先增加后减小。当钎焊温度和保温时间分别为1 060℃和10 min时,钎料与母材中的元素在界面处发生较剧烈扩散,并形成适当厚度的扩散层,界面产物从45钢一侧到Ti(C,N)基金属陶瓷一侧依次为(Fe,Ni)固溶体、Cu Mn Zn金属间化合物、(Cu,Ni)固溶体和Ti(C,N),此时,接头达到最高剪切强度195.3 MPa。     

TC4/TNM钎焊接头界面组织及性能

采用Ti-25.65Zr-13.3Cu-12.35Ni-3Co-2Mo(wt.%)非晶箔带钎料在900 ℃~1020 ℃/10 min工艺下真空钎焊连接TC4和TNM合金,并系统研究了TC4/TNM钎焊接头的界面组织和形成机理以及钎焊温度对界面组织和剪切强度的影响规律。结果表明：钎焊温度900～980 ℃时接头的组织为TC4/细小网篮状(α+β)-Ti/γ-(Ti,Zr)2(Cu,Ni) + α-Ti/Ti3Al/TNM,随钎焊温度升高,钎缝中硬脆的γ相减少、韧性的α-Ti增加。钎焊温度1000 ℃和1020 ℃时,接头的界面反应层由三层演变成两层且对应的物相分别是韧性差的粗针状(α+β)-Ti和Ti3Al,粗针状(α+β)-Ti随温度升高进一步粗化。钎焊接头剪切强度随温度升高先增加后减小,钎焊温度980 ℃时剪切强度达到最大值494.83 MPa。剪切测试的钎焊接头均脆性断裂于TNM侧的钎缝中。     

钎焊工艺参数对TC4钛合金钎焊接头组织及性能的影响

在钎焊温度为780～900℃,钎焊时间为2～30 min的条件下,采用Ag-28Cu钎料对TC4钛合金进行了真空钎焊试验。利用金相显微镜、扫描电镜及能谱仪对接头微观组织进行了研究。结果表明,接头形成3个反应区:扩散区Ti_2Cu+Ti(s.s)、界面反应区Ti_2Cu/TiCu化合物以及钎缝中心区的Ag(s.s)+Cu(s.s)。随着钎焊温度的提高和保温时间的延长,扩散区及界面层的厚度增加,但过高的工艺参数会导致钎料流失从而使钎缝宽度降低。在钎焊温度为820℃,保温时间为10 min时,钎焊接头的抗剪强度最高,为121 MPa。     

Ag-Cu-Ti钎焊金刚石/铜复合材料的组织和性能

采用97(72Ag-28Cu)-3Ti活性钎料钎焊了Diamond/Cu复合材料和Al2O3陶瓷,研究了主要钎焊条件如钎焊温度和保温时间对接头强度的影响.结果表明,钎焊过程中Ti元素易聚集在金刚石颗粒周围并形成TiC化合物层.TiC化合物的形貌与Diamond/Cu钎焊接头剪切强度有密切关系,金刚石表面生长适当厚度的TiC化合物层能增强钎焊接头的剪切强度,但如果TiC为颗粒状或TiC化合物层生长过厚,将削弱钎焊接头的剪切强度.钎焊接头的最大剪切强度可达117 MPa.     

Ti-Zr-Ni-Cu非晶钎料钎焊Si3N4陶瓷的连接强度

采用Ti40Zr25Ni15Cu20非晶钎料钎焊Si3N4陶瓷,研究钎焊工艺参数对界面反应层和接头连接强度的影响。结果表明:随着钎焊时间的增加和钎焊温度的提高,接头弯曲强度都表现出先上升后下降的趋势;钎焊工艺参数对连接强度的影响主要是由于影响反应层厚度所致;在相同钎焊工艺条件下,采用Ti40Zr25Ni15Cu20非晶态钎料和晶态钎料相比,其接头连接强度提高了84%。