SnAgCuBi无铅钎料对不同体积比SiCP/6063Al复合材料真空软钎焊接头组织和性能的影响

在不同保温时间下,分别采用 Sn-3.0Ag-0.5Cu 和 Sn-3.0Ag-0.5Cu-3.0Bi 无铅软钎料,对表面镀镍的两种不同体积分数的 SiCP/6063Al 复合材料进行真空软钎焊。通过剪切强度测试、显微组织分析、能谱分析等手段研究了钎焊接头的组织和性能。结果表明：Bi 元素的加入改善了 Sn-3.0Ag-0.5Cu 钎料的铺展润湿性,降低了熔点,提高了焊缝的抗剪强度;在270℃保温35 min 时,Sn-3.0Ag-0.5Cu-3.0Bi 钎料钎焊接头抗剪强度达到最高值38.23 MPa;钎焊过程中只是两侧镀镍层间的焊接,钎料并未透过镍层与母材发生扩散反应。     

高体积比SiCp/A356复合材料真空扩散钎焊接头组织与性能研究

采用快速甩带技术制备了7组(Al-33.3Cu-6.0Mg)-xNi(x=0,0.5,1.0,2.0,3.0,4.0,5.0,质量分数/%)急冷箔状钎料,分别对化学镀Ni-P合金前后的SiCp/A356复合材料进行真空扩散钎焊。通过剪切实验对钎焊接头的抗剪强度进行测定,并利用扫描电镜和能谱分析等方法对接头微观组织进行观察和分析。结果表明,当向Al-33.3Cu-6.0Mg钎料合金中添加不同含量的Ni时,其急冷钎料的固-液相线(504~522℃)变化较小;当w(Ni)=3%且在570℃、保温30min的钎焊工艺下,A356基体/钎料两界面间发生适当的互扩散和溶解现象(585℃时出现溶蚀缺欠),且部分钎料/SiC颗粒的接触界面发生Mg参与的化学反应,接头抗剪强度达到64.97 MPa;而在同种钎焊工艺下,对于化学镀Ni-P合金镀层后的SiCp/A356复合材料,其接头处A356基体/Ni-P合金镀层/钎料等接触界面易于形成富含Al、Ni的致密反应层,接头连接质量显著提高,且w(Ni)=4%时,接头抗剪强度达到79.96 MPa。     

SiC陶瓷真空钎焊接头显微组织和性能

在高真空条件下采用Ti-35Zr-35Ni-15Cu(质量分数/%)钎料对SiC陶瓷进行了钎焊连接,研究了接头界面组织的形成过程以及工艺参数对接头性能的影响。结果表明:钎料与SiC陶瓷发生了复杂的界面反应,生成了多种界面产物。当钎焊温度为960℃,保温时间为10min时,SiC陶瓷侧形成了连续的TiC和Ti5Si3+Zr2Si层,同时Ti5Si3+Zr2Si向钎缝中心生长呈长条状。SiC陶瓷到接头钎缝中心的显微组织依次为:SiC/TiC/Ti5Si3+Zr2Si/Zr(s,s)/Ti(s,s)+Ti2(Cu,Ni)/(Ti,Zr)(Ni,Cu)。钎焊温度为960℃,保温时间为30min时,长条状的Ti5Si3+Zr2Si贯穿了整个接头。钎焊接头强度随着钎焊温度的升高和钎焊时间的延长都呈现先增大后减小的趋势。当钎焊温度为960℃,保温时间为10min时,接头的剪切强度最高,达到了110MPa。     

高体积比SiCp/6063Al复合材料的铝基钎料制备及钎焊工艺研究

采用快速甩带技术制备了(Al-10Si-20Cu-0.05Ce)-1Ti(质量分数/%)急冷箔状钎料,并对60%体积分数的SiCp/6063Al复合材料进行真空钎焊实验,然后对钎料及接头的显微组织与性能进行测定和分析。结果表明,急冷钎料的微观组织细小、成分均匀,厚80~90μm,主要包含Al、CuAl2、Si和Al2Ti等相。当升高钎焊温度(T/℃)或延长保温时间(t/min),SiCp/钎料界面的润湿性改善,6063Al基体/钎料间互扩散和溶解作用增强,接头连接质量逐渐提高。当T=590℃、t=30min时,接头抗剪强度达到112.6 MPa;当T=590℃、t=50min时,少量小尺寸SiCp因液态钎料排挤而分散于钎缝,因加工硬化而使接头强度递增7.3%。然而,当T≥595℃、t≥60min时,SiCp偏聚于钎缝,导致接头组织恶化,且剪切断裂以脆性断裂为主。综合考虑钎焊成本与接头强度使用要求,确定最佳钎焊工艺为590℃、30min。     

高体积比SiCp/6063Al复合材料的铝基钎料制备及钎焊工艺研究

采用快速甩带技术制备了(Al-10Si-20Cu-0.05Ce)-1Ti(质量分数/％)急冷箔状钎料,并对60％体积分数的SiCp/6063Al复合材料进行真空钎焊实验,然后对钎料及接头的显微组织与性能进行测定和分析.结果表明,急冷钎料的微观组织细小、成分均匀,厚80～90μm,主要包含Al、CuAl2、Si和Al2Ti等相.当升高钎焊温度(T/℃)或延长保温时间(t/min),SiCp/钎料界面的润湿性改善,6063Al基体/钎料间互扩散和溶解作用增强,接头连接质量逐渐提高.当T=590℃、t=30 min时,接头抗剪强度达到112.6MPa;当T=590℃、t=50 min时,少量小尺寸SiCp因液态钎料排挤而分散于钎缝,因加工硬化而使接头强度递增7.3％.然而,当T≥595℃、t≥60 min时,SiCp偏聚于钎缝,导致接头组织恶化,且剪切断裂以脆性断裂为主.综合考虑钎焊成本与接头强度使用要求,确定最佳钎焊工艺为590℃、30 min.     

AgCu/泡沫Cu/AgCu复合钎料对ZrB2-SiC/Inconel 600合金钎焊接头组织与性能的影响

陶瓷与金属由于其差异较大的热膨胀系数易导致接头残余应力较大,研究者们采用添加中间层方式,成功降低了接头残余应力.本工作采用AgCu/泡沫Cu/AgCu复合钎料对ZrB2-SiC陶瓷与Inconel 600镍基合金进行真空钎焊,系统研究了泡沫Cu厚度对钎焊接头组织和性能的影响.结果表明:所获得的钎焊接头无明显缺陷,焊缝均由Agss,Cuss和(Cr,Fe)7 C3三种相组成.剪切性能测试表明:添加泡沫Cu中间层获得的接头性能高于未添加泡沫Cu得到的接头,且随着泡沫Cu厚度的增加,焊缝中泡沫Cu骨架结构增多,钎焊接头强度呈先增大后减小的变化趋势.当泡沫Cu厚度为1 mm时,接头获得最优的剪切强度,达到72.5 MPa.通过ABAQUS有限元分析软件对接头残余应力进行分析,添加泡沫Cu钎焊时,接头金属侧残余应力降低了50.6 MPa,ZrB2-SiC侧降低了110.3 MPa,进一步证明添加泡沫Cu能够有效缓解钎焊接头残余应力.     

SiCp/Al复合材料的化学镀镍

采用化学镀技术对高体分SiC颗粒增强铝基复合材料(SiCp／Al)表面进行改性以改善其焊接性能和抛光性能。本文探索了在SiCp／Al表面化学镀镍的预处理工艺及条件,系统分析并阐述了除油、粗化、活化等工序对化学镀镍的作用和影响,同时在最优的条件下成功地制备出光亮、均匀、完整且与基体结合良好的镍磷合金镀层。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDAX)对镀层微观结构和成分进行表征。结果表明,预处理可以改变基体表面的结构形貌,影响镍磷合金镀层在其表面的分布,从而对镀层质量、结合强度及沉积速度起决定性作用。     

不同电解液体系中SiCp/Al基复合材料微弧氧化膜层的组织与性能

在(NaPO₃)₆,Na₂SiO₃-NaOH和NaAlO₂-NaOH三种电解液中,采用微弧氧化技术在SiC_p/Al基复合材料表面制备微弧氧化膜层。使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)对膜层组织结构及相组成进行表征,并通过摩擦磨损实验及电化学工作站分析基体及膜层的耐磨性和耐蚀性。结果表明：三种电解液中均能制备出均匀的微弧氧化膜层,NaAlO₂-NaOH中制备的膜层粗糙度和厚度最大。三种电解液中制备的膜层物相有差异。微弧氧化提高SiC_p/Al基复合材料的显微硬度,其中NaAlO₂-NaOH中制备的膜层硬度达到1125HV。微弧氧化可降低SiC_p/Al基复合材料的摩擦因数,综合摩擦因数及磨损情况,NaAlO₂-NaOH中制备的微弧氧化膜层的耐磨性较好。三种电解液中制备的微弧氧化膜层均能改善SiC_p     

Sn对电真空Ag-Cu钎料组织和性能的影响

利用扫描电镜及其能谱仪、同步热分析仪以及对比实验来分析Sn对电真空Ag-Cu钎料微观组织、熔化特性和钎焊性能的影响。结果表明:Sn添加4%(质量分数,下同)时,Ag60Cu钎料中没有脆性β-Cu相生成,对钎料的加工性能影响不大;随着Sn含量的增加,Ag60Cu钎料的液相线温度逐渐降低,同时固相线温度降低幅度更大,导致熔化温度范围扩大,钎料的填缝性能变差;对于含Sn为4%的Ag60Cu钎料,与紫铜的铺展性能以及冶金结合性能都接近于BAg72Cu钎料,并可通过压力加工制成片状钎料,可以用来替代BAg72Cu片状钎料使用。     

前处理对高体积分数SiC_p/Al复合材料化学镀镍的影响

对高体积分数SiCp/Al复合材料进行前处理,再化学镀镍。研究了除油、粗化、活化对SiCp/Al复合材料化学镀镍的影响。分析了镀镍层的显微组织。结果表明,有机溶剂除油比碱液除油效果好。H2O2系粗化比HF系粗化更为适宜。在由醋酸镍、次亚磷酸钠和乙醇组成的活化剂中室温浸润,然后160℃温度下热还原30min,化学镀镍镀速较高。前处理后在SiCp/Al复合材料表面化学镀镍可沉积上致密、均匀、结合良好的镀镍层。     

ECAPT 工艺对 SiCp/ Al 基复合材料组织和性能的影响

探究了用等径角挤扭(ECAPT)法制备的SiC_p/Al基复合材料组织演化过程和力学性能。比较了2种体积分数的SiC_p(8.75%和35%)复合材料在ECAPT中组织演化规律,测试了其硬度值及致密度。结果表明,ECAPT形变量大,细化晶粒能力强,SiC_p分布均匀性好,其致密效果SiC_p体积分数大的(35%)比小的(8.75%)差;并且体积分数为35%的SiCp复合材料存在"拱桥效应",但颗粒细化效果优于体积分数为8.75%的SiC_p。     

高体积分数SiCp/A356复合材料的显微组织和电导率

铝基复合材料在电子封装领域存在着潜在的应用前景。为获得高体积分数的铝基复合材料,利用压力浸渗法制备了高体积分数SiC颗粒增强A356复合材料(SiC_p/A356),通过金相显微镜、XRD、SEM和EDS等分析手段对其物相、显微结构和电导率进行了表征。结果表明:用该方法制备的SiC_p/A356复合材料组织致密,颗粒分布均匀,界面结合性能较好;SiC增强颗粒与A356基体界面反应控制良好,仅有少量Al4C3脆性相生成。SiC粉体经颗粒表面氧化处理在其表面生成一层SiO_2薄膜,虽抑制了界面反应的发生,但也使复合材料的收缩减小,电阻率增大,导电性能变差。     

Liquid-phase impact diffusion welding of SiCp/6061Al and its mechanism

Liquid-phase impact diffusion welding (LPIDW) technique was used to join the aluminum matrix composite SiC_p/6061Al. The composite joints welded successfully, gave tensile strength up to 260 MPa and radial deformation below 3%. Analysis of the microstructure and tensile strength of the welded joints showed: (i) the achievement of prominent joint interface between SiC particles and the matrix; (ii) the change of pernicious contact-state from reinforcement (SiC)/reinforcement (SiC) to reinforcement (SiC)/matrix/reinforcement (SiC) of the reinforcement particles; (iii) the disappearance of the harmful microstructure/brittle phase of Al₄C₃ from the welded joint; (iv) the density of dislocation in the matrix next to the interface being higher; (v) the sign of intensively mutual entwisting of dislocation; and (vi) the deformation mainly taking place in the matrix grain. Furthermore, the rapid thermal pressing offered a denser nucleus area for matrix crystal and their deforming matrices around SiC particles engendered intensive aberration, which was favorable for forming nano-grains and for improving the properties of the welded composite joints.     

超声外场对SiCp/7085复合材料界面及拉伸性能的影响

为研究超声辅助制备工艺对SiC_p/7085复合材料界面结合及拉伸性能的影响,用机械搅拌、机械搅拌+超声施振、超声施振3种工艺制备体积分数为10%的SiC_p/7085复合材料.采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)研究各工艺对SiC_p/7085复合材料的界面微观组织和拉伸性能的影响.实验结果表明:机械搅拌工艺促进大颗粒(80μm)与熔体结合,但产生了粗大Al4C3界面产物包裹层,且难改善小颗粒(37μm)与熔体界面结合差的问题;超声施振能促进界面反应,生成尺寸细小、排列规整、紧密的Mg O、Mg Al2O4界面强化相覆盖层,有效改善小颗粒与熔体界面结合;相比于7085铝合金,机械搅拌不能改善SiC_p/7085复合材料拉伸性能,而超声施振的加入能显著提升材料拉伸性能.     

固相回收SiCp/ZK60镁基复合材料的高温压缩变形行为

在温度为360~450℃、应变率为0.001~1s-1的变形条件下,采用Gleeble-1500D热模拟机对固相回收SiC_p/ZK60镁基复合材料的高温压缩变形行为进行研究。结果表明:固相回收SiC_p/ZK60的流变应力随变形温度的升高而降低,随应变率的升高而升高,且随应变的增加,流动应力很快达到峰值,然后逐渐趋于稳定。固相回收SiCp/ZK60热压缩变形应力指数为3.348,变形激活能为64.97kJ/mol,其高温压缩流变应力模型为ε'=4.69×104[sinh(0.051σ)]3.348exp(-64790/(RT));本试验条件下,固相回收SiC_p/ZK60的流变应力模型可以用Zener-Hollomon参数的双曲线函数形式进行描述。     

低频电磁场对n-SiCp/2024复合材料组织与性能的影响

分别采用低频电磁铸造(LFEC)与传统半连续铸造(DC)制备n-SiC_p/2024复合材料铸锭,并对铸锭进行挤压以及T6热处理。通过金相组织观察(OM)、TEM、室温力学性能测试等手段,分别研究了低频电磁铸造与传统半连续铸造工艺对n-SiC_p/2024复合材料的微观组织、力学性能的影响情况。实验结果表明:DC制备的n-SiC_p/2024复合材料铸锭表面局部存在偏析瘤,大多数n-SiC_p团聚在晶界处,只有少数聚集在晶粒内部;LFEC制备的n-SiC_p/2024复合材料铸锭组织晶界清晰,n-SiC_p团聚现象基本消失,组织均匀,晶粒细化效果明显。LFEC制备工艺可以有效细化n-SiC_p/2024复合材料铸锭的晶粒尺寸,其电磁搅拌作用对消除n-SiC_p颗粒的团聚现象有显著作用;与DC工艺相比,LFEC可同时提高复合材料的强度与延伸率。     

热轧工艺对20%B4C/Al复合材料显微组织及缺陷的影响

采用热等静压烧结与热轧相结合的方法制备了20%B_4C/Al(质量分数,下同)复合材料,采用排水法及SEM、EDS等手段研究了热轧工艺(道次变形量、总变形量)对复合材料缺陷及显微组织的影响。研究结果表明,热等静压制备的B_4C/Al复合材料坯体密度可达2.66g/cm3(相对密度100%),B_4C颗粒分布均匀且与Al界面处结合紧密;B_4C/Al复合材料轧制道次变形量应控制在10%以内,进一步增加道次变形量复合材料内出现宏观裂纹。复合材料经热轧后,B_4C颗粒仍分布较为均匀,且与Al基体结合紧密,复合材料内部未观察到明显的显微缺陷。     

钛网添加对镁/铝复合板微观组织和力学性能影响研究

目的 有效抑制镁/铝复合板界面处金属间化合物的形成。以钛网为中间金属夹层,研究它对镁/铝复合板微观组织和力学性能的影响。方法 利用复合轧制技术制备以钛网为中间金属夹层的镁/铝-钛复合板,采用扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射仪(EBSD)、万能试验机等对复合板退火前后的微观组织和力学性能进行表征和分析,系统研究中间层钛网对轧制态和退火态复合板微观组织、织构、拉伸性能、界面结合强度的影响规律。结果 中间层钛网均匀分布在镁/铝-钛复合板界面处,钛网的添加能有效抑制复合板退火过程中镁-铝金属间化合物的连续生长,减少金属间化合物的数量。与镁/铝复合板相比,钛网的添加对轧制态和退火态复合板中镁层和铝层的平均晶粒尺寸和织构类型的影响较小。与镁/铝复合板相比,钛网的添加降低了轧制态复合板的界面剪切强度和延伸率,但极大提升了退火态复合板的界面剪切强度、拉伸强度和延伸率。结论 中间层钛网的添加可有效减少复合板界面处金属间化合物的数量,提升退火态复合板的综合力学性能。     

纳米CeO2对激光熔覆Fe/Cr3C2复合涂层组织与磨损性能的影响

采用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度仪及滑动磨损试验,研究了1%纳米CeO_2(质量分数)对低碳钢表面激光熔覆Fe/Cr_3C_2复合涂层的组织结构和耐磨性能的影响。结果表明,Fe+Cr_3C_2+1%CeO_2复合涂层的主要组成相是α-Fe、γ-Fe、Cr_3C_2、Cr_(23)C_6及Cr_7C_3等化合物相;加入1%纳米CeO_2后,复合涂层组织明显细化,未熔Cr_3C_2数量显著减少,初生碳化物由粗大杆状向块状转变,数量增加,分布均匀,有效抑制和消除了裂纹的形成;复合涂层硬度和耐磨性能显著提高,Fe+30%Cr_3C_2+1%CeO_2涂层截面显微硬度提高105HV,增幅达到15.4%,且涂层沿深度方向硬度分布均匀性得到明显改善。