Ti-Al体系含量对激光引燃自蔓延连接C_f/Al与TiAl接头显微组织和力学性能的影响（英文）

采用Ni-Al-Ti作中间层,通过激光引燃自蔓延方法对Cf/Al复合材料与TiAl合金进行连接,研究中间层中Ti-Al含量对接头界面显微组织和力学性能的影响。接头中发生了母材的局部融化,并在两侧母材处生成了γ-Ni0.35Al0.30Ti0.35、NiA l3和Ni2Al3反应层。接头缺陷(如气孔、裂纹)降低了接头的致密度,并作为断裂源使接头强度急剧下降。添加Ti-Al可以改善接头致密度,并增强中间层产物与Cf/Al复合材料的附着力。通过改变Ti-Al含量,可以控制接头缺陷。当Ti-Al含量为0.1时,接头中无裂纹产生,致密度良好,强度达到最高值24.12 MPa.     

采用Ni基钎料和Cu中间层真空钎焊W/CuCrZr的接头组织和性能研究

以20μm厚的纯Cu片作为中间层,采用20μm厚的非晶态Ni基钎料箔在在900、930、950℃下保温10min真空钎焊W和CuCrZr合金。采用SEM和EDS分析了钎焊接头的界面形貌,检测钎焊接头的剪切强度及显微硬度。结果表明,中间层Cu与母材CuCrZr合金一侧界面结合良好,在CuCrZr合金一侧形成了钎焊热影响区;钎料与W母材界面处形成了反应层,在W母材侧有微裂纹。随着钎焊温度的升高,W侧裂纹增多,造成接头性能的迅速恶化。W和CuCrZr的钎焊温度最好控制在930℃以下。以纯Cu片为中间层,采用Ni基钎料钎焊W和CuCrZr的过程,实质上是Ni与Cu、W互相扩散并反应生成化合物层和固溶体的过程。钎焊接头的最佳剪切强度为144MPa,断裂主要发生在W母材及W与反应层之间的界面。钎缝区域的显微硬度随钎焊温度的升高而降低,CuCrZr合金焊接热影响区的硬度高于其母材。     

采用复合钎料钎焊Si3N4陶瓷

采用TiN／Ag—Cu—Ti复合钎料连接Si3N4陶瓷材料，采用扫描电镜观察了接头组织。TiN颗粒与Ag—cu组织结合紧密，并未与钎料基体进行反应，在钎缝中分布比较均匀，形成了局部金属基复合材料组织。由于颗粒与液态钎料之间能够形成较强的毛细作用，提高了活性元素Ti扩散的能力，Ti元素能够充分扩散到钎料与母材的界面上进行反应，生成一层致密的反应层。接头抗剪强度表明，在一定范围内，采用复合钎料可以明显提高接头强度。     

颗粒增强复合钎料钎焊TiAl合金接头界面结构及性能

采用纳米Si3N4颗粒增强的AgCuTi复合钎料(AgCuTiC)实现了TiAl合金的钎焊连接.利用SEM,EDS及XRD等分析方法确定了TiAl/AgCuTiC/TiAl接头的典型界面结构为TiAl/AlCu2Ti/Ag(s,s)+TiN+ Al4Cu9+Ti5Si3.结果表明,钎焊过程中从TiAl母材溶入液相钎料的活性钛与复合钎料中纳米Si3N4颗粒发生反应,在钎缝中形成了细小的颗粒状TiN,Ti5Si3及Al4Cu9化合物增强的银基复合材料组织.银基复合材料的形成不仅提高了钎缝自身的强度,而且通过降低钎缝的线膨胀系数缓解了接头残余应力,并最终改善了钎焊接头的性能.当采用增强相含量为3％的AgCuTiC钎料在880℃保温5min条件下钎焊时,接头室温平均抗剪强度最高为278 MPa,比采用AgCuTi钎料提高40％.     

Al-Si钎料对Ti3Al基合金的表面改性研究

采用Al-Si钎料液相浸渍的反应方法实现了对Ti3Al基合金的表面改性,且Al-Si与Ti3Al母材之间形成了良好的界面,涂层由TiAl3和TiSi2>组成.经过900℃恒温氧化试验后,在涂层外表面与Ti3Al母材的界面分别出现了Al3O3层、Ti-Si层和TiAl层.表面浸渍处理后的试样相对于未加涂层的Ti3Al试样...     

TiAl/Ag-Cu/Ti/W-Cu钎焊接头的界面结构及连接机理

采用Ag-Cu/Ti叠层活性钎料实现了TiAl基合金与W-Cu合金的钎焊连接,获得了良好的钎焊接头。利用SEM,EDS等微观手段,分析了接头界面结构和元素分布情况,并探讨接头连接机理。研究结果表明:TiAl/AgCu/Ti/W-Cu典型界面微观结构为TiAl/Cu-Ti/Cu基固溶体+Ag基固溶体+Ag-Cu共晶/Cu-Ti+Cu基固溶体/WCu。TiAl侧的连接主要靠Cu-Ti反应层的生成,W-Cu侧主要为钎料中Ag向W-Cu中扩散形成的Cu基固溶体实现连接。     

先进功能材料钎焊连接研究进展

以复相陶瓷、纤维增强陶瓷基复合材料以及热电材料为例,从钎料成分设计、钎缝界面组织调控、接头残余应力缓解以及钎焊接头性能评测等角度,讨论了近年来发表的研究成果。结果表明,在钎料中添加活性元素以及对母材表面改性的方法,能够有效改善钎料润湿性和界面结合强度;对于界面元素扩散以及母材过渡溶解的问题,可以设计制备复合钎料或阻隔层进行解决;接头残余应力的大小受材料热膨胀系数差异的影响较大,目前已提出了多孔中间层、梯度复合层以及母材表面机械加工等多种创新方法,但研究成果的应用仍停留在小尺寸样件,对于缓解大尺寸接头的残余应力问题仍有待解决。最后对相关研究方向进行了总结和展望,期望推动航空航天构件连接的发展进程。     

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。     

用非晶钎料加铜层连接Si3N4的界面结构与强度

采用TiZrCuB非晶钎料和铜箔中间层连接Si3N4陶瓷,研究了钎料成分和铜箔厚度对接头界面结构和抗弯强度的影响.结果表明,采用Ti40Zr25CuB0.2非晶钎料和70!m铜箔中间层,在1 323 K×30 min和0.027 MPa压力下连接Si3N4陶瓷,其接头抗弯强度最高为241 MPa;Si3N4陶瓷连接接头界面反应层为TiN,界面微观结构为Si3N4/TiN/Ti-Si+α-Cu+Ti-Zr+Cu-Zr;改变中间层厚度可以调整反应层的结构和厚度;随铜箔厚度增加,Ti-Si化合物层逐渐脱离TiN层被推向钎缝中心并细化呈颗粒状.     

中间层金属对Al_2O_3/1Cr18Ni9Ti钎焊接头组织及剪切强度的影响

采用Ag-Cu-Ti活性钎料连接Al2O3陶瓷与1Cr18Ni9Ti不锈钢,研究了Cu,Ni和表面镀Ni的Cu 3种中间层金属对钎焊接头组织和剪切强度的影响.结果表明,Cu作为中间层时,陶瓷与钎料能形成良好的界面反应;Ni作为中间层时,焊缝中形成大量的Ni3Ti金属间化合物,导致陶瓷/钎料不能形成良好的反应层,降低了接头的剪切强度;表面镀Ni的Cu片作为中间层金属时,少量Ni的存在不影响钎料中活性元素Ti的含量,钎料与陶瓷能形成良好的界面反应,同时Ni层的存在降低了钎料对Cu的溶蚀作用,该种中间层更能有效地缓解钎焊接头的残余应力.当Ni层的厚度为30 mm,Cu片的厚度为0.2 mm时,接头剪切强度可达到109 MPa.     

TiB2金属陶瓷与TiAl的自蔓延高温合成连接

自蔓延高温合成(SHS)技术是一项近年来迅速兴起并广泛应用于多种领域的新技术，文中采用SHS技术对TiB2金属陶瓷与TiAl进行了连接试验并对SHS连接接头的界面结构进行了分析。试验表明，采用SHS方法连接TiB2金属陶瓷与TiAl时界面结构复杂，在TiAl侧界面处出现了TiAl3反应层，在中间层中出现了Ti-Al系产物的环状结构；在TiB2金属陶瓷侧界面处发现了贫Cu层的存在。     

中间层成分对TiAl/TiB2金属陶瓷SHS连接的影响

采用自蔓延高温合成(SHS)连接技术对TiB2金属陶瓷与TiAl进行连接试验,并研究工艺参数对SHS连接接头界面结构的影响.结果表明,不同成分的中间层发生SHS反应的放热量不同,从而会导致连接界面处的界面结构发生明显的变化.TiAl侧界面处出现的TiAl3反应层厚度与TiB2金属陶瓷侧出现的贫Cu层的厚度均随放热量的增加而明显增加,中间层环状结构的层数及尺寸也发生相应的变化.     

Effects of Joining Conditions on Microstructure and Mechanical Properties of C_f/Al Composites and TiAl Alloy Combustion Synthesis Joints

Cf/Al composites and TiAl alloy were joined by combustion synthesis in different joining conditions.Effects of additive Cu,joining temperature and holding time on joint microstructure and shear strength were characterized by employing DTA,SEM,EDS,XRD and shear test.Results show that the additive Cu in the Ti–Al–C interlayer could significantly decrease the reaction temperature owing to the emergence of Al–Cu eutectic liquid.Reaction degree of the interlayer was influenced by joining temperature and holding time.Due to the barrier action of formed TiAl3 layer,reaction rate of Ti and Al was determined by the atoms diffusion.The reaction between Ti and Al was more sensitive to the joining temperature rather the holding time.The joints shear strength was influenced by joining condition directly.The maximum shear strength of CS joints was 25.89 MPa at 600 °C for 30 min under 5 MPa.Interface evolution mechanism of the CS joint was analyzed based on the experimental results and phase diagram.     

Infrared brazing of TiAl intermetallic using BAg-8 braze alloy

TiAl intermetallic alloy joined by infrared brazing using BAg-8 braze alloy was investigated. The microstructural evolution of the brazed joint, shear strength and reaction kinetics across the joint was comprehensively evaluated. According to the experimental observations, silver would not react with the TiAl substrate, but copper reacted vigorously with the TiAl, forming continuous reaction layer. The consumption of copper from molten braze during infrared brazing resulted in depletion of the copper content from the braze. Therefore, chemical composition of the braze deviated from Ag-Cu eutectic into hypoeutectic with increased brazing time and/or temperature. Both AlCuTi and AlCu₂Ti phase were observed at the interface between BAg-8 and TiAl substrate for the specimen brazed at 950°C. By increasing the brazing temperature and time, the growth rate of AlCuTi phase was much faster than that of AlCu₂Ti phase. The maximum shear strength achieved 343 MPa for the specimen infrared brazed at 950°C for 60 s. Further increasing the brazing time resulted in excessive growth of brittle AlCuTi reaction layer, which greatly deteriorated the shear strength of the joint.     

场助自蔓延高温连接TiAl合金的中间层选择

场助自蔓延高温连接是一种新型材料连接技术，适合于场助自蔓延高温连接的中间层体系需要含有高放热反应组元，同时要求含有低熔点组元以降低体系的引燃温度，最终优选出Ti-Al-C体系作为场助自蔓延高温连接TiAl合金的中间层组元。通过对不同含量的中间层进行场助自蔓延高温合成反应试验，最终确定比较理想的中间层成分为Ti5Al4C1，通过组织分析发现此时反应产物主要由TiAl和TiC组成。     

Low Temperature Diffusion Bonding of Ti-6Al-4V to Oxygen Free Copper with High Bonding Strength Using Pure Ag Interlayer

在低温下,利用Ag箔作中间层对Ti-6Al-4V钛合金（TC4）和无氧铜（OFC）进行了扩散焊接。结果表明Ag箔中间层阻止了Ti-Cu金属间化合物的生成,改善了TC4/OFC焊接接头的界面组织结构和焊接强度。同时,Ag箔中间层的添加也降低了TC4/OFC接头的焊接温度。焊接界面从TC4侧到OFC侧依次是TC4基体,AgTi金属间化合物,Ag中间层,Ag-Cu固溶体和OFC基体。在工艺条件：T=700 ℃,P=10 MPa,t=60 min下,TC4/Ag/OFC焊接接头的抗拉强度为150 MPa,其值高于直接焊接时的抗拉强度。焊接接头断裂发生在Ag/OFC界面,并且呈韧性断裂。我们可以推测AgTi化合物的韧性性能优于Ag-Cu固溶体。     

采用Ti/Ag-Cu/Cu中间层钎焊连接Si3N4陶瓷和TiAl合金的界面结构及性能

采用Ti/Ag-Cu/Cu中间层实现了Si₃N₄陶瓷与TiAl合金的钎焊连接,获得了良好的接头.利用SEM,EDS等微观手段,分析了接头界面结构和元素分布情况.结果表明,Si₃N₄陶瓷/Ti/Ag-Cu/Cu/TiAl典型界面微观结构可能为:Si₃N₄/TiN/Ti-Si/Cu-Ti+Ag（s,s）+Cu（s,s）/AlCuTi/TiAl.在连接温度1 133 K、保温时间30 min、接头压力0.040 MPa时,接头四点弯曲强度达到最大值170 MPa.     

反应连接碳化硅材料接头的力学和电性能

采用反应连接的方法实现了反应烧结碳化硅(RB—SiC)之间以及反应烧结碳化硅和重结晶碳化硅(R-SiC)之间的连接。分别在光学显微镜、扫描电镜上观察了连接区的显微组织和断口形貌，并用弯曲强度和电阻率评价了反应粘接硅／碳化硅材料接头的机械和电性能。研究结果表明，反应连接可以使母材间形成良好的接合界面，连接层未对整体材料的强度和电阻率造成明显的影响。接合区组织和成分的优化是获得碳化硅材料优异连接性能的关键。     

原位TiB增强ZrB2-SiC接头的界面组织和力学性能

以Ag-Cu共晶箔和Ti箔的叠层箔片为中间层,实现了ZrB2-SiC复合陶瓷自身的连接。扫描电镜和能谱分析表明:液态钎料中的Ti能够与ZrB2反应,在陶瓷表面原位生成了具有定向分布的TiB晶须,接头的典型界面结构为ZS/TiB(Ag(s,s))/TiCu(AgCu4Zr)/Ag(s,s)/TiCu(AgCu4Zr)/TiB(Ag(s,s))/ZS。研究了不同温度下接头的组织演化规律,发现ZrB2在液态钎料中的分解温度为860℃,TiB晶须的生成温度为880℃。接头在900℃下保温10 min获得最高抗剪强度134 MPa。较高的强度主要得益于原位TiB晶须阵列对陶瓷表面应力的调节,以及形成陶瓷向焊缝中心的梯度过渡。     

Friction welding of TiAl intermetallics and structural steel by applying Inconel 718 as interlayer

0IntroductionInterlayer metal is usually introduced while solidwelding heterogeneous metals with different chemical com-ponents and microstructures[1-3].The diffusion activationenergy(DAE)in both sides of interlayer and base metalcould be affected by the …