Cu-Ti-C反应复合-扩散连接Cf/SiC复合材料和TC4钛合金接头的组织结构

用Cu粉、Ti粉、石墨粉组成的混合粉末连接Cf/SiC陶瓷基复合材料和TC4钛合金,采用X射线衍射、扫描电镜和能谱仪对接头组织结构进行分析.结果表明:在Cu-(15～30)Ti(ω,%)粉末中加入适量石墨粉作钎料,经900～950℃、5～30 min真空钎焊,获得了完整的原位合成TiC增强的复合接头.通过在连接层中原位合成一定体积分数TiC可以明显降低接头热应力.钎料石墨颗粒中的C元素和液相连接层中Ti元素发生相互扩散,形成了残余石墨颗粒周围的TiC反应层和分布在连接层中的TiC颗粒.反应速率主要受C元素由石墨颗粒向液相连接层的扩散速率所控制.     

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.     

钛及钛合金电弧钎焊及接头强度

用Ti—Cu—Ni，Ti-Cr-Zr钎料在TIG电弧加热条件对TA2和Ti—6Al—4V钛合金进行钎焊。结果表明：用Ti—Cu—Ni钎料钎焊TA2和Ti—6Al—4V钛合金的搭接接头强度分别是418．3MPa和439．6MPa；用Ti—Cr—Zr钎料钎焊TA2和Ti—6Al—4V钛合金的搭接接头强度分别是575．2MPa和656．1MPa。对Ti-Cu-Ni钎料／母材界面分析认为固液异分化合物η相((Cu，Ni)Ti2)生成时呈笋状生长，嵌入钎缝对钎缝的强度提高有利。对Ti-Cr-Zr钎料／母材界面分析，认为主要是固溶体β-Ti(Cr)存在提高了钎缝强度。     

Cf/SiC复合材料与Ti合金的Ag-Cu-Ti-TiC复合钎焊

以Ag-Cu-Ti-TiC复合钎料为中间层,在适当的工艺参数下真空钎焊Cf/SiC复合材料与Ti合金.利用SEM、EDS和XRD分析接头的微观组织结构,利用剪切实验检测接头的力学性能.结果表明:钎焊时,借助液态钎料,复合钎料中的Ti与Cf/SiC复合材料反应,在Cf/SiC复合材料与连接层界面形成Ti-Si-C、Ti-Si和少量TiC化合物的混合反应层;复合钎料中的Cu与Ti合金中的Ti发生互扩散,在连接层与Ti合金界面形成不同成分的Cu-Ti化合物过渡层;钎焊后,形成TiC颗粒强化的致密复合连接层,TiC的加入降低了接头的残余热应力,Cf/SiC/Ag-Cu-Ti-TiC/TC4接头的剪切强度明显高于Cf/SiC/Ag-Cu-Ti/TC4接头的.     

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.     

Joining of Cf/SiC Composite and TC4 Using Ag-Al-Ti Active Brazing Alloy

Carbon fiber reinforced SiC (C_f/SiC) composite was successfully joined to TC4 with Ag-Al-Ti alloy powder by brazing. Microstructures of the brazed joints were investigated by scanning electron microscope, energy dispersive spectrometer, and x-ray diffraction. The mechanical properties of the brazed joints were measured by mechanical testing machine. The results showed that the brazed joint mainly consists of TiC, Ti₃SiC₂, Ti₅Si₃, Ag, TiAl, and Ti₃Al reaction products. TiC + Ti₃SiC₂/Ti₅Si₃ + TiAl reaction layers are formed near C_f/SiC composite while TiAl/Ti₃Al/Ti + Ti₃Al reaction layers are formed near TC4. The thickness of reaction layers of the brazed joint increases with the increased brazing temperature or holding time. The maximum room temperature and 500 °C shear strengths of the joints brazed at brazing temperature 930 °C for holding time 20 min are 84 and 40 MPa, respectively.     

钛合金与铬青铜电子束自熔钎焊接头组织与力学性能

采用铜侧偏束工艺实现了TA15钛合金与QCr0.8铬青铜的电子束自熔钎焊,采用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射分析仪对焊缝组织进行了分析,通过接头抗拉强度对接头力学性能进行了评价。结果表明,电子束偏向铜合金1mm时,钛合金母材只有上部少量熔化,实现与铜合金的连接,而接头中部和下部的连接则通过液态金属对钛合金母材的钎接而实现连接。钎缝界面由较薄的Ti-Cu化合物层组成,主要包括TiCu、Ti2Cu3、TiCu2和TiCu4。而在铜侧焊缝内,细小的Ti-Cu化合物弥散分布于铜基固溶体上,使焊缝得到强化。接头强度达到300MPa,拉伸时断裂发生在铜合金上,呈韧窝状塑性断裂模式。     

C_f/C复合材料铜基活性钎料真空钎焊接头的组织与性能

用铜基活性钎料对Cf/C复合材料进行真空钎焊,并对接头的微观组织、形成机理和接头强度进行研究。结果表明,使用铜基活性钎料可实现Cf/C复合材料的连接,且在实验温度范围内,钎料成分对接头强度具有重要影响。室温下焊接接头的最高剪切强度达21 MPa。     

CuSiAlTi钎料对SiC陶瓷的润湿性

研究了CuSiAlTi钎料对SiC陶瓷的润湿性。发现元素Ti显著影响钎料对SiC陶瓷的润湿性。采用SEM，XRD对润湿界面进行了观察分析，发现在界面上存在1个含TiC的很薄的界面层和含Cu较多、含Ti元素较少的较厚的界面过渡层。分析表明，在润湿过程中钎料中的元素与SiC陶瓷中的Si，C相互扩散，Cu元素在SiC陶瓷一侧是主要的扩散元素，Cu的扩散在SiC陶瓷一侧形成了较厚的扩散层。     

SiC长纤维增强阻燃钛合金基复合材料的界面行为

研究了SiC／Ti40复合材料在不同热处理态下的界面行为。结果表明，SiC／Ti40复合材料相邻两纤维间存在TiC析出物，在1000℃处理时，TiC析出物消失；SiC／Ti40复合材料界面反应厚度与处理时间的平方根呈线性关系，温度超过800℃，界面厚度明显增加；SCS-6SiC／Ti40复合材料界面产物为Ti5Si3。     

钛/钢异种金属感应钎焊钎料及其工艺性能的研究

研制了钛/钢异种金属高频感应钎焊用四元合金钎料Ag45CuZn3.5Ni.对所制备的不同Ni含量的系列四元合金钎料进行了熔点测定、润湿性以及工艺性能的对比试验.SEM微观组织分析和力学性能测试结果表明,Ni与Ti的化合有效地阻止了Ti-Fe金属间化合物的产生.Ag45CuZn3.5Ni合金钎料可获得剪切强度相对较高的接头.     

Vacuum Brazing TC4 Titanium Alloy to 304 Stainless Steel with Cu-Ti-Ni-Zr-V Amorphous Alloy Foil

Dissimilar metal vacuum brazing between TC4 titanium alloy and 304 stainless steel was conducted with newly designed Cu-Ti-Ni-Zr-V amorphous alloy foils as filler metals. Solid joints were obtained due to excellent compatibility between the filler metal and stainless steel substrate. Partial dissolution of stainless steel substrate occurred during brazing. The shear strength of the joint brazed with Cu_43.75Ti_37.5Ni_6.25Zr_6.25V_6.25 foil was 105 MPa and that with Cu_37.5Ti₂₅Ni_12.5Zr_12.5V_12.5 was 116 MPa. All the joints fractured through the gray layer in the brazed seam, revealing brittle fracture features. Cr₄Ti, Cu_0.8FeTi, Fe₈TiZr₃ and Al₂NiTi₃C compounds were found in the fractured joint brazed with Cu_43.75Ti_37.5Ni_6.25Zr_6.25V_6.25 foil, and Fe₂Ti, TiCu, Fe₈TiZr₃ and NiTi_0.8Zr_0.3 compounds were detected in the joint brazed with Cu_37.5Ti₂₅Ni_12.5Zr_12.5V_12.5 foil. The existence of Cr-Ti, Fe-Ti, Cu-Fe-Ti, and Fe-Ti-V intermetallic compounds in the brazed seam caused fracture of the resultant joints.     

PIP工艺制备Cf／SiC复合材料微观结构研究

用N2等温吸附法研究了PIP工艺制备3D Cf／SiC复合材料内部微观结构。结果表明，复合材料内部为多孔结构，孔隙形状多样，平均孔径小于10nm，孔径分布集中，比表面积为3．41m^2／g。结合吸附理论，认为由B．E．T方程及F．H．H方程计算分形维数值分别反映了孔隙表面的粗糙形貌和孔隙分布复杂拓扑结构。与其它试验结果对比发现，受自身机理所限，等温吸附法仅能表征材料内纳米级中微孔，对100nm以上大孔难以测量，因而无法全面表征Cf／SiC复合材料孔隙特征。     

X射线实时成像技术在钛合金焊缝探伤中的工艺试验研究

通过测定相关质量控制参数，系统地探讨了X射线实时成像与计算机图像处理技术的特点。以钛合金气瓶为例，进行了大量的工艺试验和图像采集。试验结果表明，X射线实时成像所得图像质量的对比度和清晰度可与X射线照相法中的底片质量媲美，缺陷检出效果良好。由此优选出了一套最佳的工艺组合，并验证了系统最佳放大倍数的通用性。     

Cf/SiC复合材料SiC/Yb2SiO5抗氧化复合涂层研究

硅酸镱(Yb2SiO5)是Cf/SiC复合材料非常理想的抗氧化涂层材料.用脉冲CVD法在Cf/SiC复合材料上先制备SiC粘附层.用溶胶凝胶法制备粒径为200~300 nm的单相Yb2SiO5粉体,然后用PCS-SiC-Yb2SiO5浆料浸涂法制备SiC-Yb2SiO5过渡层,因PCS粘结强度大,且热解后能在原位生成SiC,故能大大增加涂层的结合力.配备低粘度、高固含量的Yb2SiO5浆料,并用浆料浸涂烧结法制备致密、细晶粒的Yb2SiO5涂层.1500 ℃静态空气中氧化实验表明:SiC/Yb2SiO5复合涂层具备优异的抗氧化性能.     

Low-Temperature Interface Reaction Between Titanium and the Eutectic Silver-Copper Brazing Alloy

Reaction zones formed at 790 °C between solid titanium and liquid Ag-Cu eutectic alloys (pure and Ti-saturated) have been characterized. When pure Ag-Cu eutectic alloy with 40 at.% Cu is used, the interface reaction layer sequence is: αTi/Ti₂Cu/TiCu/Ti₃Cu₄/TiCu₄/L. Because of the fast dissolution rate of Ti in the alloy, the reaction zone remains very thin (3-6 μm) whatever the reaction time. When the Ag-Cu eutectic alloy is saturated in titanium, dissolution no longer proceeds and a thicker reaction zone with a more complex layer sequence grows as the reaction time increases. Four elementary chemical interaction processes have been identified in addition to Ti dissolution in the liquid alloy. These are growth of reaction layers on Ti by solid state diffusion, nucleation and growth from the liquid of TiCu₄, isothermal solidification of silver and, finally, chemical conversion of the Cu-Ti compounds by reaction-diffusion in the solid state. A mechanism combining these processes is proposed to account for the constitution of Ti/Ag-Cu/Ti joints brazed at 780-800 °C.     

一种新型的制备SiC复合材料的装置设计

通过分析和研究,设计了一种新型的制备碳纤维增强碳化硅复合材料的装置,克服原有方法制备Cf／SiC复合材料耗时、耗能及低安全性的不足。提高了制备材料的质量和生产效率,降低了生产成本。     

(Ag-Cu-Ti)+(Ti+C)复合钎料钎焊Cf/SiC复合材料与TC4钛合金

Ag-Cu-Tj复合钎料中加入Ti粉和石墨碳粉作为中间层,在适当的工艺条件下真空钎焊Cf/SiC复合材料与TCA.利用SEM,EDS,XRD分析接头微观组织,利用剪切试验检测接头力学性能.结果表明:钎焊时,复合钎料中的Ti与Cf/SiC复合材料反应,在Cf/SiC复合材料与连接层界面形成由Ti3、SiC2相、Ti5Si3相和少量TiC化合物组成的混合反应层.复合钎料中的Cu与Ti合金中的Ti发生互扩散,在连接层与Ti合金界面形成不同Ti含量的Cu-Ti化合物过渡层.钎焊后,连接层中Ti和石墨碳反应形成的TiC微粒均匀分布在复合连接层中,缓和了接头的热应力.当连接温度为910℃,保温时间为25 min时,可得到接头剪切强度为145 MPa.     

TB2钛合金/不锈钢钎焊钎料及真空钎焊工艺的试验研究

分别研究了四种银基钎料，参照有关国家标准，评价了其钎焊TB2／不锈钢的钎焊工艺性能．优选出一种钎料并确定了最佳的钎焊工艺参数，同时研究了其钎焊工艺与TB2合金热处理的匹配性。     

SiC_P/Al复合材料的钎焊工艺研究

采用Zn98Al和Zn72.5Al两种Zn-Al药芯钎料对SiCP/Al复合材料进行氩气保护钎焊试验,研究了钎焊温度和保温时间对接头剪切强度及显微组织的影响。结果表明,用这两种钎料在氩气保护炉中钎焊SiCP/Al复合材料,可以获得质量良好的钎焊接头。对Zn98Al钎料,当温度为490℃、保温45min时可获得剪切强度为71.01MPa的钎焊接头;而Zn72.5Al钎料,在温度为560℃、保温11 min时可获得剪切强度为63.71MPa的钎焊接头。两种钎料的钎焊接头显微硬度均略低于母材。两种接头钎缝区的XRD相结构分析发现,钎缝中都只存在α(Al)和β(Zn)两相;接头断口扫描观察显示,接头整体呈韧性断裂特征。