Al_2O_3陶瓷与TiAl合金真空钎焊接头界面组织及性能

采用AgCuTi活性钎料实现了Al_2O_3陶瓷与TiAl合金的钎焊连接,研究了钎焊接头的界面结构及其形成机制,并且分析了不同钎焊参数对接头界面组织和接头力学性能的影响规律。结果表明:Al_2O_3陶瓷与TiAl合金钎焊接头的典型界面组织为:Al_2O_3/Ti_3(Cu,Al)_3O/Ag(s.s)+Cu(s.s)+AlCu_2Ti/AlCu_2Ti+AlCuTi/TiAl。钎焊过程中,TiAl基体向液态钎料中的溶解量决定了钎焊接头界面组织的形成及其演化。随着钎焊温度的升高和保温时间的延长,Al_2O_3陶瓷侧的Ti_3(Cu,Al)_3O反应层增厚,钎缝中弥散分布的团块状AlCu_2Ti化合物逐渐聚集长大。陶瓷侧界面反应层的厚度和钎缝中AlCu_2Ti化合物的形态及分布共同决定着接头的抗剪强度。当钎焊温度为880℃,保温10 min时,接头的抗剪强度最大,达到94 MPa,此时接头的断裂形式呈现沿Al_2O_3陶瓷基体和界面反应层的复合断裂模式。     

复合粉末中间层钎焊Si0_2陶瓷与TC4合金的接头组织与性能

采用46.4%Ag-18.0%Cu-35.6%Ni(质量分数)复合粉末中间层实现了SiO_2陶瓷和TC4钛合金的良好钎焊。使用扫描电镜、能谱分析和X射线衍射等方法对钎焊接头的界面组织和力学性能进行了研究。结果表明,SiO_2陶瓷和TC4钛合金的连接接头成形良好,SiO_2陶瓷/Ag-Cu/Ni/TC4钛合金钎焊接头的界面结构为:SiO_2/Ti_4O_7+TiSi_2/Ti_2Cu+Ti_2Ni/α-Ti+Ti2Cu+Ti_2Ni过共晶组织/α-Ti+Ti_2Cu+Ti_2 Ni过共析组织/α-Ti/TC4。当钎焊温度为970℃、保温时间为30 min时,使用Ag-Cu/Ni粉末中间层钎焊SiO_2陶瓷与TC4钛合金的接头达到最高抗剪强度38 MPa。     

AgCu+nano-Al_2O_3复合钎料钎焊TC4合金与Al_2O_3陶瓷:界面结构及接头性能

通过向Ag Cu共晶钎料中添加nano-Al2O3增强相(2%,质量分数)并采用高能球磨的方法获得了Ag Cu+nano-Al2O3复合钎料(Ag Cu C钎料)。采用Ag Cu C钎料实现了TC4合金与Al2O3陶瓷的高质量钎焊连接,确定了TC4/Ag Cu C/Al2O3钎焊接头的典型界面组织结构为:TC4/α-Ti+Ti2Cu扩散层/Ti3Cu4层/Ag(s,s)+Ti3Cu4+Ti Cu/Ti3Cu4层/Ti3(Cu,Al)3O层/Al2O3。Nano-Al2O3的添加抑制了钎缝中连续的Ti-Cu化合物层的生长,同时在钎缝中形成了颗粒状Ti-Cu化合物相增强的Ag基复合材料,改善了钎焊接头的界面组织。随着钎焊温度的升高,各反应层厚度逐渐增加,颗粒状Ti-Cu化合物不断长大,Ag基复合材料组织逐渐细小。当钎焊温度T=920℃,保温时间t=10 min时接头抗剪强度达到最大为67.8 MPa,典型断口分析表明:压剪过程中,裂纹起源于钎角处并沿钎缝扩展后转入Al2O3陶瓷,最终在Al2O3陶瓷母材侧发生断裂。     

TC4/30CrMnSiNi2A钎焊接头组织与力学性能分析

采用Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni和 Ag-Cu28两种钎料分别对TC4钛合金/30CrMnSiNi2超高强钢异种材料进行了钎焊,对钎焊界面组织以及接头的力学性能进行了分析。结果表明：Ag基钎料钎焊TC4与30CrMnSiNi2A异种材料时,钎缝界面组织为Ag(s,s)+Ti-Cu系化合物组成;因Ag固溶体的存在,钎缝具有一定的韧性,接头剪切强度较高,剪切断口呈现出韧性断裂特征。Ti基钎料钎焊TC4与30CrMnSiNi2A异种材料时,钎缝界面组织为Ti-Zr固溶体+未完全反应凝固钎料,钎缝显微硬度较高,接头剪切强度较低,呈现出脆性断裂特征。Ag基钎料TC4/30CrMnSiNi2A异种材料钎焊接头力学性能明显优于Ti基钎料结果,在钎焊温度830℃,保温时间15min时,剪切强度为125.52MPa。     

钎焊工艺参数对TC4钛合金钎焊接头组织及性能的影响

在钎焊温度为780～900℃,钎焊时间为2～30 min的条件下,采用Ag-28Cu钎料对TC4钛合金进行了真空钎焊试验。利用金相显微镜、扫描电镜及能谱仪对接头微观组织进行了研究。结果表明,接头形成3个反应区:扩散区Ti_2Cu+Ti(s.s)、界面反应区Ti_2Cu/TiCu化合物以及钎缝中心区的Ag(s.s)+Cu(s.s)。随着钎焊温度的提高和保温时间的延长,扩散区及界面层的厚度增加,但过高的工艺参数会导致钎料流失从而使钎缝宽度降低。在钎焊温度为820℃,保温时间为10 min时,钎焊接头的抗剪强度最高,为121 MPa。     

Ag-Cu钎料钎焊ZTA陶瓷与TC4钛合金

使用Ag-Cu钎料钎焊ZTA陶瓷与TC4钛合金,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等设备分析了钎焊接头界面组织,阐明了反应机理,并研究了钎焊温度对接头界面组织和力学性能的影响. 结果表明,钎焊接头的界面结构为ZTA陶瓷/TiO+Ti₃(Cu,Al)₃O/Ag(s,s)/Ti₂Cu₃/TiCu/Ti₂Cu/α+β-Ti/TC4合金. 随着钎焊温度的升高,钎缝中Ag基固溶体层变薄,Ti-Cu金属间化合物层变厚,当钎焊温度达到890 ℃时,Ti-Cu金属间化合物几乎占据整了个钎缝区域. 随着温度的升高,接头抗剪强度先增大后减小,在钎焊温度为890 ℃时,接头的室温抗剪强度达到最大值,其值为43.2 MPa.     

Ag基与Cu基钎料钎焊硬质合金与钛合金组织及性能对比研究

分别以Ag-Cu-Ti与Cu-Mn-Ni为钎料在不同工艺下进行了Ti6Al4V钛合金与YG8硬质合金的高频感应连接。采用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)对钎焊界面的显微组织、成分分布进行了考察分析,并检测了接头的抗拉强度。结果表明:采用Ag基钎料时,Ti6Al4V侧界面反应层为Ti(s.s)+Ti_2Cu/Ti_2Cu/Ti_2Cu+TiCu/TiCu/Ti_3Cu_4/TiCu_2+TiCu_4,YG8侧界面反应层为Ti_3Cu_4/TiCu_2+TiCu_4,在钎缝中心形成了韧性较好的Ag(s.s)+TiCu层,接头最高抗拉强度289 MPa;采用Cu基钎料时界面结构为Ti6Al4V/β-Ti/TiCu+Ti_3Cu_4+TiMn+Cu(s.s)/YG8,接头最高抗拉强度206 MPa。通过对比表明Ag基钎料所得到钎缝韧性较好,但反应时间过长易在母材与反应层间形成裂纹;Cu基钎料呈镶嵌结构,钎焊温度过高镶嵌结构破坏,接头性能急剧下降。     

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.     

银基钎料真空钎焊钛/钢接头组织与性能研究

采用Ag-28Cu银基钎料对钛/钢进行真空钎焊。研究钛/钢钎焊接头的拉剪强度、界面微观组织演变与断裂行为的特征,确定不同钎焊工艺对接头拉剪强度和成分分布的影响。结果表明,钛/钢结合界面形成不同的金属间化合物,如CuTi、CuTi_2、Cu_4Ti_3、FeTi等,并且接头微观组织对钎焊试样的拉剪强度有显著影响。接头最高拉剪强度可达100 MPa。不同钎焊条件下断口形貌发生变化,但断裂都是发生在钛/银基合金界面上。     

高纯氧化铝陶瓷与无氧铜的钎焊

电真空应用中,要求高纯氧化铝与无氧铜的连接接头具有较高的强度和气密性.采用Ag-Cu-Ti活性钎料直接钎焊高纯氧化铝陶瓷与无氧铜,研究了钎焊温度和保温时间对接头组成、界面反应以及接头抗剪强度的影响,研究了铜基体材料对钎焊接头组织和界面反应的影响.钎焊温度850～900℃,保温时间20～60 min时,接头抗剪强度接近或达到90 MPa.钎焊工艺参数偏离上述范围时,接头抗剪强度较低.接头由Cu/Ag(Cu),Cu(Ag,Ti)/Cu3Ti3O(TiO2)/Al2O3组成,反应层以Cu3Ti3O为主,个别工艺条件下有一定量的TiO2生成,铜基体视工艺条件的不同对钎焊接头组织有一定影响.     

Ti活度对Al_2O_3/Ag-Cu-Ti/Fe-Ni-Co钎焊接头力学性能和微观组织结构的影响（英文）

采用Ag Cu Ti钎料实现了Al_2O_3陶瓷与Fe-Co-Ni合金的钎焊连接,并调查了不同钛含量的钎料对Al_2O_3/Ag-Cu-Ti/Fe-Ni-Co钎焊接头机械性能和微观组织结构的影响。利用扫描电镜(SEM),X射线能量谱仪(EDS),X射线衍射仪(XRD)及电子万能试验机研究了钎焊接头的力学性能和微观组织结构。结果表明,钛含量的增加明显提高Ag-Cu-Ti钎料与Al_2O_3陶瓷的相互作用,在Al_2O_3/Ag-Cu-Ti界面生成一层由Ti-Al和Ti-O化合物组成的反应层。Al_2O_3/Ag-Cu-Ti/Fe-Ni-Co钎焊接头的抗拉强度随钛含量的增加而增加,当钛含量提高到8%(质量分数)时,抗拉强度达到最大值78 MPa。通过微观组织结构分析发现,采用AgCu4Ti在890℃保温5 min的条件下可以获得较好的钎焊接头,典型接头的微观组织结构为Al_2O_3/TiAl+Ti_3O_5/NiTi+Cu_3Ti+Ag(s,s)/Ag(s,s)+Cu(s,s)+(Cu,Ni)/Fe-Ni-Co。采用Ag-Cu-8Ti获得的钎焊接头的界面反应层与Ag-Cu-4Ti差异不大,但反应层稍微增厚,并伴有TiO和Ti_3Al在Al_2O_3/Ag-Cu-Ti界面生成。     

B4C-TiB2-SiC-TiC复合陶瓷钎焊接头微观组织及力学性能

采用Ag-Cu-Ti钎料及Ag-Cu-Ti+B4C复合钎料对高性能B4C-TiB2-SiC-TiC(BTST)复合陶瓷进行了钎焊连接,分析了Ag-Cu-Ti钎料在复合陶瓷表面的润湿行为,研究了钎焊温度、保温时间以及B4C含量对接头界面组织及力学性能的影响。结果表明：钎料对BTST复合陶瓷具有良好的润湿性,界面反应主要发生在Ti与复合陶瓷之间,反应产物主要为TiC和TiB。钎焊温度和保温时间显著影响钎焊接头的界面组织和力学性能。随着钎焊温度的提高或保温时间的延长,BTST复合陶瓷侧界面反应层逐渐增厚,钎缝组织趋向于形成Ag-Cu共晶组织,钎焊接头弯曲强度先升高后降低。随着钎料中B4C含量的增加,接头中陶瓷侧反应层厚度急剧降低,钎缝区域组织得到细化,接头强度先升高后降低。当添加B4C颗粒含量为1wt.%,钎焊温度890℃,保温时间15 min时,钎焊接头弯曲强度最高为314.2 MPa。     

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。     

复合粉末中间层钎焊SiO2 陶瓷与TC4合金的接头组织与性能

采用46.4%Ag-18.0%Cu-35.6%Ni(质量分数)复合粉末中间层实现了SiO2陶瓷和TC4钛合金的良好钎焊.使用扫描电镜、能谱分析和X射线衍射等方法对钎焊接头的界面组织和力学性能进行了研究.结果表明,SiO2陶瓷和TC4钛合金的连接接头成形良好,SiO2陶瓷/Ag-Cu/Ni/TC4钛合金钎焊接头的界面结构为:SiO2/Ti4O7+TiSi2/Ti2Cu+Ti2Ni/α-Ti+Ti2Cu+Ti2Ni过共晶组织/α-Ti+Ti2Cu+Ti2Ni过共析组织/α-Ti/TC4.当钎焊温度为970 ℃、保温时间为30 min时,使用Ag-Cu/Ni粉末中间层钎焊SiO2陶瓷与TC4钛合金的接头达到最高抗剪强度38 MPa.     

真空钎焊工艺对Al_2O_3陶瓷/304不锈钢接头成形的影响

采用Ag-Cu-Ti钎料对Al_2O_3陶瓷与304不锈钢进行了不同工艺参数下的真空钎焊连接试验。通过SEM、EDS、XRD方法分析了钎焊接头的显微组织和界面反应产物,研究了钎焊温度和保温时间对钎焊接头组织和裂纹的影响。结果表明,Al_2O_3/304接头钎缝分为3个反应区,分别是靠近陶瓷的反应层,由Ti O反应层和Ti3Al反应层组成;钎缝区,由Ag(Cu)固溶体、Cu(Ag)固溶体和Ti Fe_2组成;靠近不锈钢的Ti Fe_2+Ti O反应层。随着钎焊温度升高,保温时间的延长,接头钎缝中Ti Fe_2数量增加,尺寸增大,这降低了通过塑性变形缓解接头残余应力的能力,同时陶瓷侧界面反应层增厚。这些使得接头陶瓷的裂纹现象越严重。     

Ti3SiC2陶瓷与TC4合金钎焊接头微观组织及性能

采用接触反应钎焊,以Ti/Ni/Ti为中间层,实现了Ti3SiC2陶瓷与TC4合金的连接。钎焊接头的典型界面组织为：TC4/α-Ti + β-Ti + Ti2Ni/Ti2Ni + Ti3AlC + Ti5Si3Cx + TiC/Ti3SiC2。随着钎焊温度的升高和保温时间的延长,钎缝宽度增加,Ti2Ni相含量减少。钎焊温度为980 ℃时,大量的Ti2Ni相分布于反应区;连接温度为1000 ℃时,钎焊接头抗剪强度最高,达到82 MPa,断裂主要发生在陶瓷母材处;随着钎焊温度的继续提升,在反应区和TC4合金界面处出现明显孔洞,接头力学性能显著降低。此外,分析了钎焊接头的形成机制。     

TC4合金与SiO2复合材料钎焊接头界面结构及性能

采用AgCu-4.5Ti钎料直接钎焊TC4钛合金与SiO2复合材料,研究了接头界面组织结构及形成机理,分析了不同工艺参数下界面变化对接头抗剪强度的影响。研究表明：接头界面典型结构为SiO2复合材料/TiSi2/Cu4Ti3+Cu3Ti3O/ Ag(s,s)+Cu(s,s)/TiCu/Ti2Cu/α,β-Ti/TC4;钎焊温度的升高可促进两侧母材界面反应层厚度的增加,同时钎缝中部的AgCu共晶组织消失,化合物相增多;随着接头界面结构的变化,接头抗剪强度表现出先升高后降低的趋势：当钎焊温度为850 ℃,保温10 min时,接头室温最高抗剪强度达到7.8 MPa     

Al_2O_3陶瓷与GH99高温合金的钎焊

兼具陶瓷与金属优异性能的复合构件的连接一直是材料的研究热点。本课题采用活性钎料AgCuTi钎焊了Al_2O_3陶瓷和GH99高温合金接头,并分析了接头的界面结构以及界面形成的机理,研究了钎焊温度和保温时间对接头组织结构的影响,得出了以下结论:接头连接完好,钎焊界面中无孔洞、裂纹等缺陷,接头典型界面组织结构为GH99/TiNi_3/Cu(s,s)+Ag(s,s)/Cu_3Ti_3O(Ti(O)_(3x))/Al_2O_3;连接温度升高,钎料与两侧母材的反应作用加剧,GH99侧的TiNi_3反应层增厚,且延伸进钎料中部,而陶瓷侧未观察到明显的反应层,但陶瓷与钎料相互扩散得更充分;随着保温时间的延长,GH99侧TiNi_3反应层的厚度增厚明显,保温时间较长时该反应层中产生微裂纹,而Al_2O_3陶瓷侧的连接则更为致密。     

Al_2O_3陶瓷与紫铜的间接钎焊

利用Sn0.3Ag0.7Cu-4%Ti金属化涂料,在金属化温度900℃、保温时间30 min条件下,对Al2O3陶瓷表面进行金属化处理,然后在钎焊温度600℃、保温时间5 min条件下,利用Sn0.3Ag0.7Cu钎料实现Al2O3陶瓷与紫铜的间接钎焊,通过SEM,EDS和XRD等分析测试手段对金属化层显微组织、Al2O3陶瓷/铜接头结合强度和接头断口形貌等进行了分析.结果表明,利用金属化方法得到了均匀且与Al2O3陶瓷结合良好的金属化层,并实现了Al2O3陶瓷与铜的间接连接,接头界面结构为Cu/Cu3Sn/Cu6Sn5/Sn(s,s)+Ti6Sn5/Al2O3陶瓷.钎焊接头抗剪强度为13.6 MPa,接头断裂发生于金属间化合物层.     

TiNiB复合钎料钎焊Ti2AlNb基合金接头微观组织及性能

采用Ti-66Ni(质量分数,%)+B的复合钎料对Ti_2AlNb基合金进行钎焊连接,研究了钎焊接头的界面组织与形成机制,分析了钎焊温度与B含量对接头组织与性能的影响。结果表明:钎焊接头的典型界面组织为:Ti_2AlNb/B2/B2+Nb_3Al+τ_3+TiB/τ_3+Ti_2Ni/B2+Nb_3Al+τ_3+TiB/B2/Ti_2AlNb;B含量为10vol%时,当钎焊温度升高至1200℃时,有连续的τ_3相生成,导致接头性能下降;B元素的加入影响界面中Ti_2Ni的形核与Nb_3Al的长大过程,B含量为10vol%时,接头中生成的TiB存在于Nb_3Al相边缘,抑制晶粒长大,继续增加B含量,接头中生成的TiB弥散分布于界面中,反应层增厚,Nb_3Al相尺寸增大。当B含量为10vol%,钎焊温度为1180℃,保温10min时,接头的抗剪强度最大,达到245MPa。