TiAl/Ti/Nb/GH99扩散连接接头的界面组织结构及接头强度

采用Ti/Nb复合中间层对TiAl与镍基高温合金(GH99)进行扩散连接.采用扫描电镜、电子探针和X射线衍射等手段对连接接头的生成相及界面组织结构进行分析,采用抗剪强度测试对接头的连接强度进行评价.结果表明,GH99/Nb/Ti/TiAl的典型界面结构为GH99/(Ni,Cr)ss/Ni3Nb/Ni6Nb7/Nb/(Ti,Nb)ss/α-Ti+(Ti,Nb)ss/Ti3Al/TiAl.当连接温度为900℃,连接时间为30 min,连接压力为20 MPa时,所得接头抗剪强度最高为273.8 MPa.随着连接温度的升高,界面组织结构及反应层厚度发生变化.当连接温度T>900℃时,界面处生成对接头强度有不利影响的Ni6Nb7反应层;根据试验结果,进一步分析了各反应层的形成过程,揭示了GH99/Nb和Nb/Ti/TiAl的界面扩散反应机制.     

Cu作缓冲层的TiC金属陶瓷/304不锈钢扩散连接（英文）

对TiC金属陶瓷和304不锈钢进行真空扩散连接实验,并采用Ti/Nb/Cu中间层以实现活性连接并缓解接头残余应力的目的。对焊后接头进行详细的组织分析和力学性能测试来评估焊接工艺。分析发现在TiC金属陶瓷和304不锈钢之间形成明显的转变过渡区,界面反应产物为(Ti,Nb)、剩余Nb、剩余Cu以及Cu(s.s)。连接温度925℃,保温时间20 min,压力8 MPa下得到的接头剪切强度达84.6 MPa,此时脆性断裂发生在靠近界面处的陶瓷内部。结果表明,中间层Ti/Nb/Cu的合理选择能很好的降低金属间化合物对接头性能的有害作用,而且Nb对接头残余应力的改善起到关键作用,有效的提高了接头强度。     

TiAl/V/Cu/40Cr钢扩散连接界面组织结构对接头强度的影响

扩散连接界面组织结构是影响连接性能的关键因素，不同的界面组织结构及生成相所决定的接合强度不同，研究了TiAl/V/Cu/40Cr钢的扩散连接，结果显示，在V/Cu及Cu/40Cr的连接界面处出现了对连接性能有利的无限固溶体层，而在TiAl/V界面处有金属间化合物层出现，接头全部断裂于TiAl/V界面处，TiAl/V界面生成的金属间化合物V5Al8脆性相严重弱化了接头性能，使接头强度仅为200MPa。     

电镀辅助热等静压扩散连接钨/钢接头的特征

采用电化学沉积技术在纯钨圆柱表面上电镀了厚度为10 μm的Ni镀层,再利用热等静压扩散连接方法制备可应用于核聚变堆部件的钨/钢圆柱体连接试样。热等静压扩散连接工艺参数设定为900 ℃/100 MPa/1 h。由组织和成分分析可知钨/钢扩散连接接头形成了良好的冶金结合,其接头抗拉伸强度约为236 MPa,但由于残余应力集中,钨/钢接头断裂失效发生在靠近连接界面的钨基体内。实验加入Cu作为软质中间层,通过蠕变或者屈服机制释放残余应力,使得钨/钢接头强度提高到312 MPa。同时分析了镀层的结合力和钨/钢连接接头界面的硬度分布。     

Ti-Nb-Cu作缓冲层的TiC金属陶瓷/304不锈钢扩散连接

对TiC金属陶瓷和304不锈钢进行真空扩散连接实验,并采用Ti/Nb/Cu中间层以实现活性连接并缓解接头残余应力的目的。对焊接接头进行详细的组织分析和力学性能测试来评估焊接工艺。分析发现在TiC金属陶瓷和304不锈钢之间形成明显的转变过渡区,界面反应产物为（Ti,Nb）,剩余Nb,剩余Cu以及 Cu（s.s）。连接温度925℃,保温时间20min,压力8MPa下得到的接头剪切强度达84.6MPa,此时脆性断裂发生在靠近界面处的陶瓷内部。结果表明,中间层Ti/Nb/Cu的合理选择能很好的降低金属间化合物对接头性能的有害作用,而且Nb对接头残余应力的改善起到关键作用,有效的提高了接头强度。     

Mg/Cu/Al接触反应钎焊工艺及元素扩散行为分析

采用铜中间层对镁合金与铝合金进行了接触反应钎焊,利用SEM,EDS研究了接头的微观形貌及组织结构,并对界面Cu元素的扩散行为进行了分析. 结果表明,铜中间层可有效阻隔镁与铝的接触反应,界面无Mg-Al系金属间化合物生成;相同温度下,Cu原子在Mg元素中的扩散能力远大于在铝中的扩散能力,导致Al/Cu侧在温度低于560 ℃时无法产生有效连接,且温度高于570 ℃时镁合金溶解过多,工艺区间过窄. 在565 ℃保温20 min可实现连接,但抗剪强度仅12.6 MPa. 采用低温长时间保温,随后高温短时加热的工艺可实现Mg/Cu/Al接头有效连接. 在475 ℃保温60 min,560 ℃加热7 min的条件下,接头强度可达31.2 MPa.     

基于SPS烧结的M42/45钢双金属接头及性能

利用放电等离子烧结技术(SPS)研究了M42粉末高速钢/45钢双金属连接技术,分析了连接接头的界面形貌,测试了连接接头的界面结合强度.结果表明:在970℃×10 min×70 MPa烧结工艺下,可一次性实现M42粉末高速钢的烧结及其与45钢的连接;接头的M42粉末冶金高速钢部分,显微组织均匀,碳化物细小、无偏析,经工艺1180℃×5 min×550℃×1 h热处理后,硬度达到67.36 HRC;M42/45钢连接接头组织致密且均匀,界面两侧有元素扩散,属冶金结合,界面结合强度可达到550 MPa.     

TiAl/Ti/V/Cu/40Cr钢扩散连接界面组织结构对接头强度的影响

研究了TiAl/Ti/V/Cu/40Cr钢的扩散连接，结果显示：在TiAl/Ti界面处形成了对接头强度有利的Ti3Al TiAl双相层及Ti固溶体层，而Ti/V/Cu/40Cr界面处未出现金属间化合物及其它脆性相，接头最高拉伸强度可达420MPa，接近TiAl母材。     

Cf/SiC复合材料与钛合金(Ti-Zr-Cu-Ni)+W复合-扩散连接

采用(Ti-Zr-Cu-Ni)+W复合钎料作为连接层,在连接温度930℃,保温时间5min的工艺参数下真空钎焊Cf/SiC复合材料与钛合金.利用SEM,EDS和XRD分析接头微观组织结构,利用剪切试验测试接头力学性能.结果表明,钎焊时复合钎料中的钛、锆与C/SiC复合材料反应,在Cf/SiC复合材料与连接层界面生成Ti3SiC2,Ti5Si3和少量TiC(ZrC)化合物的混合反应层,连接层的铜、镍与钛合金中的钛发生相互扩散,在连接层与钛合金界面形成Ti-Cu化合物过渡层.对钎焊接头进行900℃,保温60 min扩散处理后,连接层组织达到均一化,母材TC4合金侧过渡层增厚.扩散处理后接头强度为99 MPa,较钎焊接头强度65 MPa提高了52％.     

电场作用下SiC与Ti扩散连接界面结构及力学性能

对电场作用下Si C与Ti扩散连接接头界面结构及力学性能进行了分析测试。研究发现,当金属、陶瓷分别连接电场正、负极时,电场可促进界面扩散反应层厚度增加,而电压极性相反时,促进作用明显减弱;连接界面发生原子扩散及化学反应,生成相主要为:Ti_5Si_3与Ti C,从Si C侧到Ti侧界面相结构依次为Si C/Ti C/(Ti_5Si_3+Ti C)/Ti;性能测试结果表明,1000℃/2 h/7.5 MPa下获得的接头剪切强度为66.4 MPa,950℃/1.5 h/7.5 MPa/400 V电场作用下扩散连接接头剪切强度为69.6 MPa,即在其他连接工艺参数相同情况下,施加电压可以增大剪切强度,提高连接效率。     

连接条件对00Cr25Ni7Mo3N双相不锈钢扩散连接的影响

利用热模拟试验机并结合扫描电镜(SEM)对00Cr25Ni7Mo3N超级双相不锈钢的超塑扩散连接进行实验研究,对不同连接条件下的孔洞形貌、界面组织进行相应的分析。研究结果表明,超塑性扩散连接试样的界面结合强度随扩散连接压力的增大、表面质量的提高及连接时间的延长而增大。扩散连接在连接温度1100℃时,连接压力为10MPa～20MPa;待连接表面经精磨处理后,连接时间10min～20min的条件下,可实现焊合率为96%～98%的扩散连接,且连接试样的初始连接界面消失,界面孔洞基本闭合,界面剪切结合强度达到407MPa～413MPa。     

钛合金与不锈钢超塑性扩散连接工艺及机理研究

基于微细晶超塑性扩散连接方法,对TC4钛合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢成功实现了直接扩散连接,系统分析了接头性能、界面微观结构及超塑性扩散连接机理。结果发现：TC4钛合金与1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢直接超塑性扩散连接时,较佳连接工艺规范为：温度T=760~820 ℃,压力p=6~9 MPa,时间t=20~40 min;接头剪切强度τ＝125.3~148.7 MPa。与一般直接扩散连接相比,连接温度降低了约100 ℃,接头的剪切强度提高了1倍以上,且连接试样无明显变形。细化热处理TC4钛合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢超塑性扩散连接时,其接头的形成过程大致可分为3个阶段：形成紧密接触阶段、接触表面激活阶段及靠近活化中心的界面冶金结合区形成阶段。     

扩散连接Ti2AlNb/GH4169反应动力学研究

研究了Ni+Nb为中间层对Ti2AlNb与GH4169真空扩散连接反应动力学过程.结果发现:主要影响接头剪切强度的Ni6Nb7层厚度存在一个最佳值,通过最小二乘法拟合得最佳厚度为3.36 um.根据修正的有效生成热理论和有效吉布斯自由能理论均预测Ni6Nb7为Ni-Nb固-固界面反应的初生相,因此在连接过程中Ni6Nb7相的出现是不可避免的.由于Ni6Nb7的生长速度低于Ni3Nb,因此可以通过优化工艺参数来控制Ni6Nb7层的厚度来提高接头的力学性能.通过Ni6Nb7层最佳厚度和生长速率计算可得知最佳保温时间约为49.5 min,实验结果表明,连接温度1050℃,压力20MPa,保温时间为49.5 min时,Ni6Nb7厚度为3.37μm,接头剪切强度达到468.2MPa.     

扩散连接温度对304不锈钢接头性能与组织的影响

以304不锈钢为研究对象,探究了扩散连接温度(925～1000℃)对接头厚度变形量及力学性能的影响,并分析了其对界面组织的影响作用.扩散连接接头剪切强度随扩散温度升高呈现抛物线式变化.在950℃,30 MPa和60 min条件下扩散连接,接头抗剪切强度为580 MPa,达到母材剪切强度的98.47％,厚度变形量为1.2...     

钴/镍复合中间层真空扩散连接钨与钢

以钴粉/镍箔为复合中间层,采用800,900和1 000 ℃等三种连接温度,加压10 MPa并保温120 min的工艺条件,对钨/钢真空扩散连接. 研究了接头的微观组织、成分分布、力学性能及断口特征. 结果表明,连接温度为800 ℃和900 ℃时,钨/中间层界面金属间化合物生成很少,对应接头抗剪强度分别为186 MPa和172 MPa,断口均位于钨母材中近界面的位置,为典型解理断裂形貌;当连接温度升至1 000 ℃时,钨/中间层界面生成厚度小于2 μm的连续金属间化合物层,接头抗剪强度降至115 MPa,断裂也发生在钨母材中近界面的位置,断口大部分区域为沿晶断裂特征.     

Al-Si-Cu合金粉末扩散钎焊Al/Cu接头组织及性能

采用Al-Si-Cu合金粉末扩散钎焊铝铜异种金属,采用SEM,EDS和XRD分析接头微观组织结构,结合三元相图分析了接头形成机理,最后检测了接头力学性能.结果表明,在连接温度530℃,保温时间60 min,压力为1MPa时可形成均匀致密的接头,接头中存在大量条状和鱼骨状的Al-Si-Cu共晶组织,中间层与两母材结合界面处的组织结构不同,在靠近铜侧界面存在三种层状金属间化合物,其成分依次为Cu₃Al₂,CuAl和CuAl₂,在靠近铝侧界面存在一个扩散区,没有形成层状金属间化合物.接头的抗剪强度随保温时间的变化而变化,在保温60 min时达到35 MPa.     

SiCP/Al复合材料的真空扩散钎焊

文中采用Al/Cu/Al复合箔扩散钎焊SiC_P/Al复合材料,采用SEM,EDS,XRD分析接头界面组织,研究了钎焊温度对接头界面组织及力学性能的影响,并结合Al-Cu二元相图分析接头形成机制.结果表明,固定连接压力为1 MPa,保温时间为10 min,当钎焊温度从590℃升至640℃,接头界面产物由Al₂Cu+αAl共晶组织转变为断续的Al₂Cu金属间化合物,Al-Cu液相向两侧母材扩散的距离增加,接头的抗剪强度呈现先增大后减小的变化趋势.当钎焊温度为620℃,保温时间为10 min,连接压力为1 MPa时,接头的抗剪强度达到最大值69 MPa.     

具有铼涂层的C/C复合材料与铌的真空钎焊

利用自制的Zr-Ni钎料对具有铼涂层的碳碳复合材料与铌进行真空钎焊,确定了接头典型界面组织为C/C-Re复合材料/(Re)/(Re,Zr,Nb)+NiZr/ NiZr₂+NiZr/ NiZr+Nb/Nb. 结果表明,钎焊过程中,铼涂层厚度变小,向钎缝中扩散,并与钎料元素形成了固溶体组织(Re,Zr,Nb),当钎焊保温时间过长时,Re元素向钎缝大量溶解,铼涂层与C/C复合材料脱离. 随钎焊温度升高及保温时间延长,接头抗剪强度均呈现出先升高后降低的变化趋势. 确定最佳焊接工艺参数为钎焊温度为1 110 ℃,保温时间为20 min,此时钎焊接头室温抗剪强度为19 MPa.     

TLP bonding of Ti-6Al-4V and Mg-AZ31 alloys using pure Ni electro-deposited coats

Transient liquid phase (TLP) bonding of Mg-AZ31 and Ti-6Al-4V alloys was performed using pure thin Ni electro-deposited coat interlayer (12 μm). The effect of bonding temperature, time and pressure on microstructural developments and subsequent mechanical properties across joint interface was studied at a temperature range from 500 to 540 °C, bonding time from 1 to 60 min and bonding pressure from 0 to 0.8 MPa. The mechanisms of bond formation varied across the joint region, with solid-state diffusion dominant at the Ti-6Al-4V interface and eutectic diffusion at the Mg-AZ31 interface. Joint microstructure was examined by scanning electron microscopy (SEM), and energy dispersive spectroscopy (EDS). X-ray diffraction (XRD) was used to detect the formation of intermetallic phases at the fracture surface. The maximum joint shear strength of 61 MPa was obtained at a temperature of 520 °C, 20 min and at a bonding pressure of 0.2 MPa. This joint strength was three times the bond strength reported for joints made using adhesives and represents 50% of the Mg-AZ31 alloy shear strength.