铝基复合材料的Al-Cu合金中间层瞬间液相扩散连接

采用Al—Cu合金作为中间层研究了铝基复合材料(Al2O3p／6061Al)瞬间液相扩散连接接头的组织与力学性能。研究结果表明，在Al—Cu／A12O3p／6061Al接头中无明显的增强相偏聚区和增强相贫化区，且接头成分分布较为均匀；在Al—C。合金中间层厚度30μm、连接温度600℃、连接时间30min条件下，接头抗剪强度为130～140MPa,较Cu／A12O3p／6061Al接头抗剪强度提高45％。因此，采用Al—Cu中间层是改善铝基复合材料接头力学性能的有效途径。     

亚微米级Al2O3p/6061Al铝基复合材料扩散焊接工艺

以亚微米级Al2O3p/6061 Al铝基复合材料为对象,研究了直接扩散焊与采用中间层扩散焊两种工艺焊接铝基复合材料的特点、机理,分析了中间层对接头强度的影响规律.结果表明,在铝基复合材料液、固温度区间,存在"临界温度区域",在此温度区域进行直接扩散焊接时,通过液相基体金属的浸润,使得在扩散接合面中增强相-增强相接触转化为增强相-基体-增强相的有机结合,获得高质量焊接接头;进一步研究发现,在扩散接合面上采用合适的基体中间层同样可以将增强相-增强相接触转化为增强相-基体-增强相的有机结合,同时增大"临界温度区域"范围,接头性能更加稳定,接头变形量进一步减小(＜2%).     

铝基复合材料瞬间液相扩散连接接头的组织与力学性能

采用扫描电镜、能谱仪及电子拉伸试验机系统地研究了Cu,Ag作为中间层铝基复合材料瞬间液相扩散连接接头的组织与力学性能。根据组织结构特点接头可分为增强相偏聚区、增强相贫化区和母材区。增强相偏聚区的组织主要为Al2O3颗粒和铝合金基体，并含有汪量的MgAl2O4化合物，对于Cu中间层接头还含有少量的Al2Cu化合物。连接温度、连接时间和中间层厚度对接头抗剪强度具有较明显的影响。在一定条件下，Cu,Ag中间层接头的抗剪强度分别为82－99MPa和86－109MPa。增强相偏聚区是接头最薄弱的区域，减少增强相的偏聚是进一步改善接头力学性能的重要途径。     

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。     

SiCw/6061Al铝基复合材料粉末夹层瞬间液相扩散焊接工艺

采用质量比为2:1的铝铜混合金属粉末作为中间夹层,通过TLP扩散焊接工艺焊接了SiCw/6061Al铝基复合材料.结果表明,在真空度为1.33 Pa、焊接预紧力20 MPa的条件下,最佳工艺参数为:焊接温度620℃,保温时间60 min.采用扫描电镜研究了焊缝的微观组织,发现较低温度下焊缝存在较多的孔洞.用电子探针分析焊缝周围元素分布,结果表明,在焊缝处富集较多的氧元素和镁元素.这是因为基体铝合金中的镁与铜粉颗粒表面的氧化铜以及焊接工件表面的氧化膜(Al2O3)发生置换反应,生成细小的MgO和Al2MgO4颗粒.该反应有利于减小氧化膜的影响,提高接头强度.     

用Cu箔中间层瞬间液相连接SiCP/Al 复合材料的界面现象与连接强度

采用Cu箔作中间层,在温度为853K的条件下进行了SiCp/Al复合材料的瞬间液相（Transient Liquid-Phase bonding,TLP)连接,用扫描电镜观察了连接界面微观形貌,测定了接头的剪切强度,着重研究了连接时间和压力对界面结构和强度的影响。研究表明,不加压连接时,由于在界面处形成纯金属带,且氧化膜也难以去除,接头强度较低,约为母材强度的48%,接头剪切强度随连接时间延长而增高,连接时施加0.2MPa的压力即可显著提高接头强度,达到母材强度的70%,且强度随连接时间变化不大,试验还发现,用Cu箔中间层无压瞬间液相连接小增强相颗粒、高体积百分含量的SiCp/AlMMCs时,接头界面区域没有发现颗粒偏聚,本文对此进行了理论分析。     

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。     

Ti_3Al基合金瞬间液相扩散连接接头组织与力学性能

采用TiZrNiCu合金作为中间层材料研究了Ti3Al基合金的瞬间液相扩散连接,采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)及电子万能试验机研究了接头的组织结构与力学性能.结果表明,采用TiZrNiCu作为中间层可以实现Ti3Al基合金的TLP扩散连接,能形成完整的接头.较高的连接温度和较长的连接时间有利于获得成分和组织较为均匀的接头.随着连接温度的提高和连接时间的延长,接头连接区宽度增大,反应层数量减少.当连接温度为900℃,连接时间为60min时,接头组织主要为钛固溶体,TiAl和TiCu.接头抗剪强度最高,可达420.1MPa.     

采用非夹层液相扩散焊连接铝基复合材料Al2O3p／6061Al

采用真空扩散焊焊接铝基复合材料Ａｌ２Ｏ３Ｐ／６０６１Ａｌ,通过一系列试验研究了焊接温度对接头强度的影响。结果表明,当焊接温度介于基体铝合金液、固两相温度区间时,接合面上出现液态基体金属,可获得较高的接头强度。在对此现象进行分析的基础上,首次提出非夹层液相扩散焊这一新工艺,成功地实现了铝基复合材料Ａｌ２Ｏ３Ｐ／６０６１Ａｌ的连接     

Transient liquid phase bonding of TiC particulate reinforced magnesium metal matrix composite （ TiCp/AZ91 D）

Microstructures and mechanical properties of transient liquid phase （TLP） bonded magnesium metal matrix composite （ MMC） joints using copper interlayer have been investigated. With an increase of bonding times from 5 min to 50 min at bonding temperature of 510 ℃ , the average concentration of copper in the bonded zone decreased, the microstructure in the zone changed from Cu, α-Mg and CuMg2 to α-Mg, CuMg2 and TiC, and mechanical properties of the joint increased. The shear strength of the joint bonded at 510 ℃ for 50 min reached 64 MPa due to the metallurgical bonding of the joint and improving its homogeneity of composition and microstructure. It is favorable to increase the bonding time for improving mechanical properties of TLP bonded magnesium MMC joint.     

Features of microstructure and fracture in the transient liquid phase bonded aluminium-based metal matrix composite joints

Transient liquid phase (TLP) bonded aluminium-based metal matrix composite (MMC) joints can be classified into three distinct regions, i.e. the particulate segregation region, the denuded particulate region and the base material region. The microstracture of the particulate segregation region consists of alumina particulate and Al alloy matrix with the Al2 Cu and MgA12 04. It contains more and smaller alumina particalates compared with the base material region. The TLP bonded joints have the tensile strength of lSO MPa -200 MPa and the shear strength of 70 MPa ~ 100 MPa. With increasing tensile stress, cracks initiate in the particulate segregation region, especially in the particulate/particulate inter.face and the particulate/matrix integCace, and propagate along particulate/matrix integCace, througth thin matrix metal and by linking up the close cracks. The particulate segregation region is the weakest during tensile testing and shear testing due to obviously increased proportion of weak bonds (particulate-particulate bond and particulate-matrix bond).     

铝基复合材料/低碳钢异种材料过渡液相扩散焊

用市售厚约50 μm的纯铜箔作中间层在590℃分别保温30 min及2h进行了铝基复合材料,低碳钢异种金属过渡液相扩散焊试验.结果表明,薄弱界面并非钢,中间层界面,而在于Al MMC/残留中间层一侧界面;液相优先溶解铝基复合材料的棱边而形成明显的环状缺口将导致应力集中;被挤出的多余液相全部流布于铝基复合材料的外表面,而未曾流向钢一侧.断口分析表明,接头沿残留中间层内部(压力较低时)及Al MMC的表层区断裂(压力较高时);Fe向残留中间层内发生了过渡的溶解,足以形成金属间化合物,由此导致接头强度均很低.     

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.     

白铜/钢双金属管的瞬间液相扩散连接

用扫描电镜组织观察、能谱微区成分分析、显微硬度、剪切试验、反复弯曲试验等方法,研究了以H62黄铜为中间层的B10白铜/20钢双金属管的瞬间液相扩散连接.结果表明,在950～1 000 ℃扩散退火0.5～2 h,白铜与低碳钢可以获得良好的冶金结合;黄铜与白铜间成分连续过渡,形成跨越界面的晶粒组织;在钢/黄铜界面,温度较低、时间较短时,形成珠光体富集带;高温长时间扩散,Cu,Ni,Zn向Fe中扩散形成硬度较高的组织,使界面塑性下降.     

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…