Al2O3陶瓷/AlSiMg/1A95铝合金间接钎焊接头组织与性能的研究

采用Al-Si-Mg钎料制备了表面Mo-Mn化后镀Ni的Al_2O_3陶瓷与1A95铝合金真空钎焊接头,研究了钎焊温度和保温时间对钎焊接头组织和剪切性能的影响,并分析了接头的界面微观组织及断口形貌。研究表明,最佳钎焊工艺为580℃×20 min,接头的抗剪强度达到74 MPa,此时接头界面结构为Al_2O_3/Mo-Mn/Al_3Ni/α-Al/1A95。随着钎焊温度的升高,界面处Al_3Ni化合物厚度增加;随着保温时间的延长,界面处产生了Al_(12)Mo化合物覆盖在Al_3Ni化合物上方。接头的断裂形式均为脆性断裂:当钎焊温度较低保温时间较短时,断裂主要发生在靠近铝合金与钎料层的界面处。最佳工艺条件下,断裂一部分发生在钎料和镀镍层的反应区内,一部分发生在靠近铝合金与钎料层的界面处。随着钎焊温度或保温时间进一步提高,断裂主要发生在钎料和镀镍层的反应区内。     

铝合金与不锈钢的过渡层钎焊

铝合金与不锈钢的物化性能相差很大，两者的直接连接易于在界面上生成Al和Fe的脆性化合物。作者用试验的方法研究了LF3铝合金与0Cr18Ni9不锈钢的Ni／Cu过渡层钎焊的工艺方法以及接头的组织与力学性能，并对各连接界面进行了机理分析。对钎缝的界面做剪切试验、X射线衍射、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等分析发现，镀层与钎料等各界面连接紧密，特别是钎缝与母材之间没有生成脆性Al-Fe金属间化合物。由此得出结论，面心立方结构的Ni／Cu电刷镀层能有效地阻挡Al、Fe等原子扩散，钎缝与镀Cu界面上虽然生成了少量的AlCu3，但由于组织不连续，没有大幅度降低钎缝的剪切强度。通过过渡层钎焊，实现了LF3铝合金与0Cr18Ni9不锈钢的复合连接．满足了工程需要。     

镀铜/镍烧结钕铁硼永磁体与DP1180钢钎焊接头的组织与性能

采用Zn-6Sn-5Bi钎料对镀Cu/Ni的烧结NdFeB永磁体和DP1180钢进行钎焊连接,对比分析了2种镀层条件下钎焊接头的微观组织和力学性能。结果表明,对于镀Cu的烧结NdFeB永磁体和DP1180钢的钎焊接头,Cu在钎料中扩散并与Zn、Fe反应生成脆性金属间化合物,导致钎缝中出现裂纹和孔洞。与无镀层时的烧结NdFeB永磁体和DP1180钢的钎焊接头相比,接头的剪切强度由61.9 MPa降低至52.3 MPa;对于镀Ni的烧结NdFeB永磁体和DP1180钢的钎焊接头,Ni集中分布在NdFeB一侧的界面处,并且由于Sn和Bi的扩散形成了不同的扩散层,其剪切强度提高至78.1 MPa。     

镀Ni层对MnCuAl合金/430SS钎焊接头中金属间化合物的影响研究

母材与钎缝界面处的金属间化合物会降低MnCuAl阻尼合金与430不锈钢钎焊接头的结合强度，进而降低焊接结构的使用性能。采用在430不锈钢表面电镀Ni层后再进行钎焊的方法对有害的金属间化合物进行抑制，同时探究不同厚度Ni层对接头组织、金属间化合物的影响规律和机理。结果表明，镀Ni层与基体界面处无明显缺陷，镀Ni层能够与430SS母材良好结合。对于钎焊接头，未镀Ni时，在430SS侧界面处分布着γ-(Fe,Mn)固溶体层，在两侧的反应层与钎缝中心区之间均存在连续分布的IMC，且伴随着钎剂残留；电镀8μm Ni层时，焊后镀Ni层完全溶解，在430SS侧界面处仍分布着γ-(Fe,Mn)固溶体层，但接头中金属间化合物消失，且只有极少数钎剂残留；镀层为20μm时，焊后在430SS侧有一层残余镀Ni层，未发现γ-(Fe,Mn)固溶体层，金属间化合物消失，且未见钎剂残留。分析认为，当镀层厚度分别为8μm、20μm时，Ni层分别是通过合金化作用、阻隔作用抑制了金属间化合物的生成。     

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。     

复合锌基钎料铜铝异质钎焊接头微观组织及力学性能研究

采用电镀工艺在Zn-27Al钎料表面镀Ni制备出复合锌基钎料,在氮气的环境中采用电阻炉用复合锌基钎料和Zn-27Al钎料对Cu与Al进行钎焊试验,运用金相显微镜、电子探针、X射线衍射仪分析接头微观组织,通过拉伸试验评定焊接接头力学性能。结果表明:复合钎料钎缝中Al_2Cu_3偏聚在Cu侧、α-Al固溶体偏聚在Al侧的现象消失,组织分布更加均匀、且有新的CuZn_5+Ni_3Al复合相生成;Ni层能够有效地阻止Al和Cu的扩散,从而降低低熔点脆性化合物Al_2Cu的生成。同一钎焊条件下,复合锌基钎料钎焊接头的抗拉强度高于普通钎料,分别达到23. 79 MPa和31. 73 MPa。     

Invar合金与Si_3N_4陶瓷钎焊接头界面组织和性能研究

采用Ag Cu Ti活性钎料对Invar合金和Si3N4陶瓷进行钎焊连接,研究了接头界面组织及其形成机制,分析了钎焊工艺参数对接头界面结构和性能的影响。结果表明,钎焊过程中液态钎料中的活性元素Ti与Si3N4陶瓷发生反应,在陶瓷界面形成致密的Ti N和Ti5Si3反应层;同时,Invar合金向液态钎料中溶解,与活性元素Ti反应生成脆性的Fe2Ti和Ni3Ti化合物。钎焊温度和保温时间影响Si3N4陶瓷界面反应层的厚度以及接头中Fe2Ti和Ni3Ti脆性化合物的形成量和分布,这两方面共同决定着接头的抗剪强度。当钎焊温度为870℃,保温15 min时,接头的平均抗剪强度最大值达到92.8 MPa,此时接头的断裂形式呈现沿Si3N4陶瓷基体和界面反应层的复合断裂模式。     

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。     

镀膜Al箔钎料对AlN陶瓷的钎焊

为了实现Al钎料对Al N的直接钎焊,提出了一种可以在熔化后自行去除表面Al_2O_3膜的镀膜Al箔钎料,以及提高Al钎焊Al N接头强度的升温钎焊方法,研究了表面气相沉积Ni/Al双层薄膜对Al箔表面Al_2O_3氧化膜的自去除作用,以及钎焊温度对接头强度提高的作用。结果表明,由于被Ni/Al双层薄膜掩埋,原Al箔表面的Al_2O_3氧化膜在钎料加热及熔化的过程中被破碎并卷入到含1%Ni(原子分数)的Al液中,实现了Al对Al N的无界面反应过渡层直接钎焊。采用升高钎焊温度的方法,可显著提高接头的强度。680℃钎焊时,由于Al液不润湿Al N,接头的断裂发生在Al钎缝与Al N的界面,剪切强度为79 MPa;随着钎焊温度的提高和润湿性的改善,Al/Al N的界面强度得到显著提高,接头的断裂逐步由界面转移至钎缝金属中,接头强度也相应逐步提高,并在840℃后达到最高值(146 MPa)。     

含Cu的复合钎剂对铝/钢熔钎焊接头组织性能的影响

采用双熔池TIG熔钎焊方法,对不锈钢与铝合金焊接接头进行了试验制备,研究了Nocolok复合钎剂中添加Cu时,熔钎焊接头界面组织及力学性能的变化。研究发现,采用含Cu的复合钎剂,熔钎焊层致密性提高,与基体界面结合良好,熔钎焊层的组织形态得到改善;熔钎焊层所形成的金属间化合物中,靠近不锈钢侧由原来的Fe_2Al_5相转变为含Cu的α-Fe相,在铝合金侧则由原来的絮状FeAl_3~+Al共晶相转变为锯齿状的Fe_4Al_(13)相,该结构相中的部分Fe原子被Cu原子取代,形成(Fe,Cu)_4Al_(13)。力学性能测试表明,随着复合钎剂中Cu含量增加,熔钎焊接头的剪切强度先增后降;与纯复合钎剂相比,接头剪切强度明显提高,以Cu含量为15wt%时熔钎焊接头的强度最高。     

不同钎料对Ti3Al基合金钎焊接头强度及界面微观组织的影响

研究了Ti3Al基合金真空钎焊及接头组织性能;分析了不同钎料对接头界面组织和剪切强度的影响,初步优选了钎料,优化了钎焊连接规范参数;利用电子探针、扫描电镜和X射线衍射等方法对接头进行了定性和定量分析.结果表明:采用NiCrSiB钎料连接时,在界面处有金属间化合物TiAl3、AlNi2Ti和Ni基固溶体生成,TiAl3和AlNi2Ti的生成降低了接头的剪切强度;采用TiZrNiCu钎料连接时,在界面处有金属间化合物Ti2Ni、Ti(Cu,Al)2和Ti基固溶体生成,Ti2Ni和Ti(Cu,Al)2的形成降低了接头的剪切强度;采用AgCuZn钎料连接时,在界面处生成TiCu、Ti(Cu,Al)2和Ag基固溶体,TiCu和Ti(Cu,Al)2的生成是降低接头剪切强度的主要原因;采用CuP钎料连接时,在界面处生成了Cu3P、TiCu和Cu基固溶体,CuaP和TiCu使接头的剪切强度降低;对于NiCrSiB钎料,当连接温度为1 373 K,连接时间为5 min时,接头的剪切强度最高为219.6 MPa对于TiZr-NiCu钎料,当连接温度为1 323 K,连接时间为5 min时,接头的最高剪切强度为259.6 MPa;对于AgCuZn钎料,当连接温度为1 173 K,连接时间为5 min时,接头的最高剪切强度为125.4 MPa;对于CuP钎料,当连接温度为1 223 K,连接时间为5 min时,接头的最高剪切强度为98.6 MPa;采用TiZrNiCu钎料连接Ti3Al可获得最大接头强度.     

Al/Cu感应钎焊接头组织及性能研究

以某型汽车车载制冷系统为研究背景,采用Zn-22Al钎料配合Cs F-Al F_3钎剂通过感应钎焊的方法实现了Al/Cu的连接。研究结果表明,Al/Cu钎焊接头的Cu侧界面处主要由Al_4Cu_9和Al_2Cu_3金属间化合物组成,没有脆性Al_2Cu金属间化合物生成。钎焊接头抗剪切强度高达72 MPa,Al/Cu接头拉伸断裂于Cu侧界面处,呈现出典型的解理断裂形式。其研究结果能够为车载制冷系统及相近领域提供参考。     

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。     

电刷镀镍钢-铝钎焊接头的界面组织与力学性能

针对因界面形成脆性金属间化合物IMC而导致钢/铝钎焊接头力学性能差的问题,进行了Q235表面电刷镀镍预处理、及随后采用Al-12.6Si-15Cu-2Ni钎料的Q235/1060炉中钎焊试验研究。结果表明,适当厚度的电刷镀镍层能够有效提高钢/铝钎焊接头的强度和韧性,电刷镀时间15 min试件的钎焊接头具有最大的剪切强度(≈95 MPa),比未电刷镀试件(≈56 MPa)提高近70%;剪切断口中韧性断裂面积约占40%,比未电刷镀试件(≈10%)增加了4倍。电刷镀镍钢/铝钎焊接头中外侧IMC(Fe2Al5相)层的厚度变薄,内侧IMC(Fe Al3相)的形态由羽毛状边缘变成较为平直光滑的边缘。钢表面电刷镀镍对钎焊过程中液固界面反应的抑制和调制作用是其提高钢/铝钎焊接头力学性能的主要原因。     

铝合金低温钎焊接头显微组织演变规律及机理研究

采用泡沫Ni-Sn复合焊料片,对超细晶7075铝合金进行了超声波辅助无钎剂、低温钎焊连接。对不同超声波振动时间下接头的显微组织和力学性能进行了研究。结果显示,在超声波作用下, Ni骨架被挤压为条状, Ni_3Sn_4依附于Ni骨架生长,同时接头界面处生成了一层Al_3Ni金属间化合物层;当超声波振动时间为10 s时, Al_3Ni呈点状分布;延长超声波振动时间至20 s, Al_3Ni呈连续分布;振动时间30 s时, Al_3Ni层粗化并有一层Sn带将其隔断。界面Al_3Ni层以消耗Ni_3Sn_4层和Ni骨架的形式生长。     

Ti-Zr-Cu-Ni-Fe-Co-Mo钎料合金钎焊γ-TiAl/GH536接头的显微组织与剪切强度（英文）

采用Ti-Zr-Cu-Ni-Fe-Co-Mo作为钎料,在钎焊温度1090～1170℃、钎焊时间0～20 min的工艺参数下,实现γ-TiAl和GH536合金的钎焊连接,利用SEM、EDS、XRD和万能试验机研究钎焊温度和钎焊时间对钎焊接头显微组织和剪切强度的影响。结果表明:不同工艺参数下获得的γ-TiAl/GH536钎焊接头均包括4个界面反应层。随着钎焊温度的升高和钎焊时间的延长,钎缝宽度和钎焊接头的平均抗剪强度均是先增大后减小。钎焊温度1150℃、钎焊时间10 min时获得的钎焊接头的剪切强度最大,达262 MPa。Al_3NiTi_2和TiNi_3脆性金属间化合物是产生裂纹和降低接头强度的主控因素,Al_3NiTi_2脆性金属间化合物几乎占据整个呈典型解理断裂特征的剪切断口表面。     

采用改进BNi-7钎料钎焊316L不锈钢

采用改进BNi-7钎料钎焊316L不锈钢,钎缝间隙为100μm,研究了Cu粉添加量、钎焊温度对接头组织及力学性能的影响。结果显示,采用BNi-7+x%Cu进行连接时,接头主要由不锈钢/钎料界面的Ni(Fe,Cr,Cu)固溶体和钎缝中心的Ni(Fe,Cr,Cu)-CrNiP共晶组织和Ni3P-Ni(Fe,Cr,Cu)共晶组织组成。钎缝中心Ni(Fe,Cr,Cu)-CrNiP共晶组织中分布的Ni(Fe,Cr,Cu)韧性相使脆性磷化物弥散分布;随着Cu添加量和钎焊温度的增加,钎缝中心的脆性化合物含量降低。当钎焊温度为980℃,Cu添加量为9%时,接头的抗剪强度最大为118 MPa。     

泡沫Ni/Sn复合钎料超声波钎焊Al_2O_3陶瓷接头组织及力学性能研究

采用泡沫Ni增强Sn基复合钎料片,通过超声波辅助钎焊工艺对Al_2O_3陶瓷进行了低温连接,研究了不同钎焊时间对Al_2O_3接头显微结构及抗剪强度的影响。结果表明,钎焊时间从4 s延长至12 s时,Ni骨架从多边形向条状转变,钎缝宽度从90μm减小到30μm,Sn金属逐渐填充到泡沫Ni的空隙中,钎缝中的缺陷逐渐减少至消失。在泡沫Ni骨架表面形成了Ni_3Sn_4金属间化合物层,其厚度随钎焊时间的延长而增大,同时接头的抗剪强度呈现先提高后降低的趋势。钎焊时间为8 s时,接头获得了最佳的抗剪强度值38.6 MPa。     

CuMnNiSi钎料钎焊不锈钢接头组织性能研究

采用新型的Cu-Mn-Ni-Si钎料真空钎焊2Cr13不锈钢,研究了钎焊温度和保温时间对接头组织和室温力学性能的影响.结果表明:钎焊接头组织由钎缝中心区Cu-Mn基固溶体和钎缝界面反应区的(Fe,Ni,Mn)- Si化合物组成.随着钎焊温度的增加,钎缝界面处化合物层厚度减小,Cu-Mn基固溶体相应增多,接头室温剪切强度随之增加,在钎焊时间15min、钎焊温度1050℃时达到321 MPa.在钎焊温度1000℃时,接头室温剪切强度随着钎焊保温时间的延长先增加后降低,在钎焊保温时间30min时取得最大值305 MPa.     

TiAl与Ni基合金接触反应钎焊接头界面组织及性能

以Ti为中间层实现了TiAl与Ni基合金的接触反应钎焊。采用扫描电镜和电子探针等手段对钎焊接头的界面结构及生成相进行分析,并对接头剪切强度进行测试。结果表明:当钎焊温度为960℃时,钎缝主要由Tiss和Ti2Ni组成;当钎焊温度从960℃升高到1000℃时,钎缝中生成Ti-Al及Al-Ni-Ti化合物,典型界面结构为:GH99/(Ni,Cr)ss/Ti2Ni+AlNi2Ti+TiNi/Ti3Al+Al3NiTi2/Ti3Al+Al3NiTi2/TiAl;钎焊温度继续升高,Ti3Al和Al3NiTi2变得粗大,导致接头性能下降。当钎焊温度为1000℃,保温10min时,接头剪切强度达到最大值233MPa。随钎焊温度的升高,钎缝厚度先增加后减小。