Ti／Cu／Ti部分瞬间液相连接Si3N4的界面反应和连接强度

用Ti/Cu/Ti多层中间导在1273K进行氮化硅陶瓷部分瞬间液相连接,实验考察了保温时间对连接强度的影响,用SEM,EPMA和XRD对连接界面进行微观分析,并用扩散路径理论,研究了界面反应产物的形成过程,结果表明：在连接过程中,Cu与Ti相互扩散,形成Ti活度较高的液相,并与氮化硅发生反应,在界面形成Si3N4/TiN/Ti5Si3 Ti5Si4 TiSi2/TiSi2 Cu3Ti2(Si)/Cu的梯度层,保温时间主要是通过影响接头反应层厚度和残余热应力大小而影响接头的连接强度。     

Ti/Cu/Ti部分瞬间液相连接Si_3N_4的界面反应和连接强度

用Ti/Cu/Ti多层中间层在 12 73K进行氮化硅陶瓷部分瞬间液相连接 ,实验考察了保温时间对连接强度的影响。用SEM ,EPMA和XRD对连接界面进行微观分析 ,并用扩散路径理论 ,研究了界面反应产物的形成过程。结果表明 :在连接过程中 ,Cu与Ti相互扩散 ,形成Ti活度较高的液相 ,并与氮化硅发生反应 ,在界面形成Si3N4 /TiN/Ti5Si3 Ti5Si4 TiSi2 /TiSi2 Cu3Ti2 (Si) /Cu的梯度层。保温时间主要是通过影响接头反应层厚度和残余热应力大小而影响接头的连接强度     

Zr/Cu/Zr部分瞬间液相焊扩散连接Ti(C,N)-Al_2O_3陶瓷基复合材料

采用Zr箔/Cu箔/Zr箔中间层对Ti(C,N)-Al2O3陶瓷基复合材料进行部分瞬间液相扩散连接实验,研究保温时间对元素扩散及界面反应产物的影响,探讨了制约接头室温强度的因素,对比分析了在部分瞬间液相扩散连接过程中,辅助脉冲电流对元素扩散及接头强度的作用机制.结果表明,预置Zr箔/Cu箔/Zr箔中间层通过部分瞬间液相扩散连接,在加热温度950℃,保温时间15~30 min条件下接头强度达到最大值.保温时间过短,活性元素Zr削弱基体强度,保温时间过长,Zr与Cu在界面生成金属间化合物降低了接头的强度.扩散焊过程中施加辅助脉冲电流能够有效缓解接头的残余应力,防止裂纹在脆性基体材料中扩展;但是同时促进了界面处的反应进程,显著提高了界面处Cu-Zr金属间化合物的形成速度,使得界面易成为接头的薄弱环节.     

用Cu-Ti钎料对Si／SiC陶瓷与低膨胀钛合金的钎焊

以Cu,Ti混合粉末作为钎料,对Si/SiC陶瓷与低膨胀钛合金进行了真空钎焊.采用SEM对接头的连接状况,组织结构进行了观察分析;同时测量了接头的室温剪切强度,并探讨了影响接头强度的因素.结果表明:Cu-Ti钎料对陶瓷和钛合金具有良好的润湿性,在890℃保温10 min条件下能形成结构均匀、连接良好的接头,在结合层与陶瓷界面生成TiSi2,CuTiSi反应层;在保温15 min条件下则生成TiSi,CuTiSi,Ti3SiC2,Nb3Si多种反应物.两种工艺条件下结合层与低膨胀钛合金界面均形成Ti合金/(Ti,Nb)层/CuTi层/Cu3Ti2层多层扩散反应层;接头的室温剪切强度与连接时间有关,在10 min时达到最大值121.1 MPa;15 min时由于在结合层与陶瓷界面生成多种反应产物,容易在陶瓷的近缝区和结合层产生裂纹,导致接头强度降低.     

Ti箔厚度对Si3N4/Ti/Cu/Ti/Si3N4部分瞬间液相连接界面结构及强度的影响

采用Ti／Cu／Ti中间层在l273K、180min的条件下，改变Ti箔厚度进行Si3N4陶瓷的部分瞬间液相(PTLP)连接，讨论Ti箔厚度对界面结构及连接接头强度的影响，用扫描电镜、电子探针对连接界面区域进行了分析。结果表明，在试验范围内，Ti箔厚度为10μm时Si3N4／Ti／Cu／Ti／Si3N4接头的室温强度最高，为210MPa。PTLP连接时，当连接温度和时间不变，且连接时间能保证等温凝固过程充分进行的条件下，Si3N4／Ti/Cu／Ti／Si3N4连接界面结构、反应层厚度、等温凝固层厚度随着Ti箔厚度改变而改变。     

Si3N4/Ti/Cu/Ni/Cu/Ti/Si3N4二次部分瞬间液相连接强度

采用Ti/Cu／Ni中间层对Si3N4陶瓷进行二次部分瞬间液相(PTLP)连接，研究连接工艺参数对Si3N4／Ti/Cu／Ni连接强度的影响，同时研究了连接强度随试验温度的变化规律。结果表明，在该试验条件下，室温连接强度随着二次连接温度的提高和二次保温时间的延长而提高，改变连接工艺参数对Si3N4／Ti/Cu／Ni二次PTLP连接界面反应层厚度无明显影响；连接强度在试验温度400℃时达到最大，随后随试验温度升高，连接强度降低，但在800℃前，其高温强度具有很好的稳定性。     

Si/SiC复相陶瓷与殷钢钎焊接头组织结构研究

以Ti、Cu混合金属粉末为钎料真空钎焊Si/SiC复相陶瓷与殷钢,通过扫描电镜、能谱仪、X射线衍射对接头组织结构进行分析.结果表明:Ti-Cu钎料对陶瓷和殷钢都具有良好的润湿性;在980℃保温10 min条件下形成良好的连接接头.连接层主要由Ti-Cu化合物和Ti5Si3相组成,在连接层与陶瓷界面生成TiSi2、Ti3SiC2和TiC反应层:在980℃保温15 min条件下,连接层中生成的化合物种类没有变化,但在近缝区的陶瓷中产生了横向裂纹,导致接头强度急剧下降.接头室温剪切强度在980℃保温10 min时最高达到90 MPa.     

SiO2玻璃陶瓷与TC4钛合金的活性钎焊

分别采用活性钎料AgCuTi和TiZrNiCu对SiO2陶瓷和TC4钛合金进行了钎焊连接,使用扫描电镜和X射线衍射等手段对接头的界面组织和力学性能进行了研究.结果表明,采用两种钎料均能够实现对SiO2陶瓷和TC4钛合金的连接;SiO2/TiZrNiCu/TC4接头的典型界面为SiO2/Ti2O+Zr3Si2+Ti5Si3/(Ti,Zr)+Ti2O+TiZrNiCu/Ti基固溶体/TiZr-NiCu+Ti基固溶体+Ti2(Cu,Ni)/TC4;SiO2,AgCuTi/TC4接头的典型界面为SiO2/TiSi2+Ti4O7/TiCu+Cu2Ti4 O/Ag基固溶体+Cu基固溶体/TiCu/Ti2Cu/Ti+Ti2 Cu/TC4.当钎焊温度为880℃和保温时间为5 min时,SiO2/TiZrNiCu/TC4接头的最高抗剪强度为23 MPa;当钎焊温度为900℃和保温时间为5 min时,SiO2/AgCuTi/TC4接头的最高抗剪强度为27MPa.     

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。     

Si3N4/Ti/Cu/Ti/Si3N4部分瞬间液相连接界面动力学

采用Ti(5μm)／Cu(70μm)／Ti中间层，通过改变连接时间和连接温度进行Si3N4。陶瓷的部分瞬间液相连接(PTLP连接)，用扫描电镜、电子探针对连接界面区域进行了分析，系统地研究了Si3N4／Ti／Cu／Ti／Si3N4 PTLP连接过程的动力学。结果表明，界面反应层的生长和等温凝固界面的迁移均符合扩散控制的抛物线方程。PTLP连接参数的优化不同于通常的活性钎焊和固相扩散连接的参数优化,反应层生长和液相区等温凝固这两个过程必须协调，才能同时提高室温和高温连接强度。     

Study on interfacial structure and strength of Si3 N4/Ti/Cu/Ti/Si3 N4 PTLP bonding

Partial transient liquid-phase bonding (PTLP bonding) of Si3N4 ceramic with Ti/Cu/Ti multi-interlayer is performed with changing the thickness of Ti foil. The influence of Ti foil thickness on interface structure and joint strength was discussed. The joint interface structures are investigated by scanning electron microscope (SEM) and energy dispersion spectroscopy(EDS). The results show that the maximum joint strength of 210 MPa is obtained at room temperature in the experiments. When joining temperature and time are not changed and the process of isothermal solidification is sufficient,interface structure, reaction layer thickness and isothermal solidification thickness change with the thickness of Ti foil.     

Dynamic study in partial transient liquid phase bonding of Si3 N4

Dynamics in partial transient liquid phase bonding ( PTLP bonding) of Si3N4 ceramic with Ti/Cu/Ti multiinterlayer was systematically studied through micro-analysis of joint interfaces. The results show that growth of reaction layer and isothermal solidification procession do at the same time. Growth of reaction layer and moving of isothermal solidification interface obey the parabolic law governed by the diffusion of participating elements during the PTLP bonding. Coordination of the above two dynamics process is done through time and temperature. When reaction layer thickness is suitable and isothermalsol idification process is finished, the high bonding strength at room temperature and high temperature are obtained.     

SiC陶瓷与TiAI合金的真空钎焊

采用Ag-Cu-Ti钎料对常压烧结的SiC陶瓷与TiAl金属间化合物进行了真空钎焊,并对接头的微观组织和室温强度进行了研究。结果表明,利用Ag-Cu-Ti钎料可以实现SiC与TiAl的连接;接头界面具有明显的层状结构,即由Ti-Cu-Si合金层、富Cu相与富Ag相的双相层和Ti-Al-Cu合金层组成;在1173K和10min的钎焊条件下,接头室温剪切强度达到173MPa。     

采用Cu-Ti钎料高温连接Si3N4陶瓷

采用Cu80Ti20钎料在1413~1493 K的温度,保温时间5~15 min的工艺条件下分别进行了Si₃N₄陶瓷的高温活性钎焊,在所选工艺条件下均成功得到了无明显缺陷和裂纹的钎焊接头,通过对接头组织和成分的分析,接头的组成为Si₃N₄陶瓷/TiN界面反应层/Cu-Ti化合物+Ti5Si3/TiN界面反应层/Si₃N₄陶瓷.在1413 K保温10min条件下,固溶体中的Ti元素扩散至钎缝与母材的界面并发生反应,形成了致密连续的厚度约为1 μm的反应层.获得了钎焊温度、保温时间、钎缝宽度及界面层厚度等对接头强度的影响规律,在试验中所采用的工艺参数条件下,接头抗剪强度达到了105 MPa.     

以铜和Cu-Ti作为中间层的TiAl/GH3536扩散焊

采用铜箔和Cu-Ti合金作为中间层进行了TiAl和GH3536的扩散焊试验.以铜箔作为中间层在935℃/10 MPa/1 h参数下获得的焊缝组织以Ti（Cu,Al）2,AlCu2Ti和AlNi2Ti相为主,焊缝中存在裂纹.接头室温平均抗剪强度仅有31 MPa.以Cu-Ti合金作为中间层在935℃下采用三种不同参数进行了TiAl和GH3536的液相扩散焊试验.当加压3 MPa,保温10 min时,扩散焊缝中央还存在着宽度约5μm的残留相.保温时间延长至1 h,焊缝形成了较为均匀的分层组织,获得的接头室温抗剪强度最高,达180 MPa.增大压力至20 MPa,保温2 h获得的接头中出现AlNi2Ti相,接头平均室温抗剪强度下降至90 MPa.     

SiC陶瓷与TC4钛合金反应钎焊的研究

采用Ｃｕ箔对常压烧结的ＳｉＣ陶瓷与ＴＣ４钛合金进行了接触反应钎焊,并对接头的微观组织,形成机理和室温强度进行了研究。结果表明,利用Ｃｕ箔可以在低于其熔点的温度实现ＳｉＣ与ＴＣ４钛合金的连接。接头界面具有明显的层状结构,即由Ｔｉ－Ｃｕ－Ｓｉ合金层,Ｔｉ－Ｃｕ合金层和富Ｔｉ的Ｔｉ－Ｃｕ－Ａｌ合金层组成。在１２７３Ｋ的条件下连续５ｍｉｎ,接头室温关照切达到１８６ＭＰａ。     

填充泡沫Ti/AlSiMg的SiC陶瓷钎焊接头的组织与性能

为丰富SiC陶瓷钎焊所用钎料的设计思路,提出了一种泡沫Ti/AlSiMg新型复合钎料,通过Ti元素的溶入提高钎料与SiC陶瓷之间的界面结合力,利用泡沫Ti与Al基钎料之间的界面反应获得原位增强的钎缝,从而提升接头力学性能. 采用钎焊温度700 ℃、保温时间60 min和焊接压力10 MPa进行SiC陶瓷真空钎焊,利用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射、电子探针和万能试验机对接头组织、成分和性能进行分析,探索泡沫Ti/AlSiMg复合钎料在SiC陶瓷钎焊中的可用性. 结果表明,填充泡沫Ti/AlSiMg复合钎料所得接头结构为SiC/Al/Ti(Al,Si)₃/Ti(Al,Si)₃原位增强Ti基钎缝/ Ti(Al,Si)₃/Al/SiC,断裂发生在铝合金界面层和SiC陶瓷之间,Ti元素的溶入提高了铝合金界面层与SiC陶瓷之间的界面结合力,接头抗剪强度达111 MPa.