Zn-Al钎料成分对Cu/Zn-Al/Al钎焊接头界面结构及性能的影响

分别采用Zn-15Al,Zn-22Al,Zn-28Al,Zn-37Al和Zn-45Al钎料钎焊获得Cu/Al接头.利用SEM,EDS和XRD研究了Zn-Al钎料成分对Cu/Al接头中Cu母材/钎缝界面结构的影响,并系统阐述了Zn-Al钎料成分-接头界面结构-接头抗剪切强度之间的关系.研究发现,Cu/Zn-15Al/Al接头中Cu母材/钎缝界面结构为Cu/Al4.2Cu3.2Zn0.7,且Al4.2Cu3.2Zn0.7界面层较薄,其厚度为2~3μm,接头具有较高的抗剪切强度,达66.3 MPa.随着钎料中Al含量的提高,在Cu/Zn-22Al/Al接头界面处Al4.2Cu3.2Zn0.7界面层的厚度逐渐增大,甚至在Cu/Zn-28Al/Al接头的Al4.2Cu3.2Zn0.7界面层附近出现少量的Cu Al2,接头的抗剪切强度逐渐降低.当采用Al含量较高的Zn-37Al钎料钎焊Cu/Al接头时,Cu母材/钎缝界面结构转变为Cu/Al4.2Cu3.2Zn0.7/Cu Al2;脆性Cu Al2层的出现,使接头抗剪切强度大幅下降,为34.5 MPa.当采用Al含量最高的Zn-45Al钎料钎焊Cu/Al接头时,Cu母材/钎缝界面结构转变为Cu/Cu Al2,接头抗剪切强度最低,为31.6 MPa.     

Al-Si-Ge钎料钎焊Cu/Al接头组织与性能研究

首次采用Al-5.6Si-25.2Ge钎料对Cu/Al异种金属进行了炉中钎焊,分别从钎料的熔化特性、铺展润湿性、Cu侧界面组织以及钎焊接头强度等方面进行了系统研究,并与Zn-22Al钎料钎焊结果进行对比。结果表明,Al-5.6Si-25.2Ge钎料具有较低的熔化温度(约541℃),同时在Cu、Al母材上均具有良好的铺展润湿性。Al-5.6Si-25.2Ge/Cu界面由CuAl_2/CuAl/Cu_3Al_2三层化合物组成,其中CuAl和Cu_3Al_2呈层状,厚度较薄,仅为1~2 mm;CuAl_2呈胞状,平均厚度约为3 mm。Zn-22Al/Cu界面结构为CuAl_2/CuAl/Cu_9Al_4,其中CuAl_2层平均厚度高达15 mm。接头抗剪切强度测试结果表明,Zn-22Al钎料钎焊Cu/Al接头抗剪切强度仅为42.7 MPa,而Al-5.6Si-25.2Ge钎料钎焊Cu/Al接头具有更高的抗剪切强度,为53.4 MPa。     

TiAl基合金与Ti合金的真空钎焊

采用Ag-Cu钎料与Ti-Zr-Ni-Cu钎料,对TiAl与Ti合金进行了真空钎焊试验,主要研究了采用两种钎料时的界面反应以及钎焊温度对界面组织及性能的影响.研究发现,采用Ag-Cu钎料时界面结构为:Ti/Ti(Cu,Al)2/TiCux Ag(s,s)/Ag(s,s)/Ti(Cu,Al)2/TiAl,当钎焊温度T=1 223 K,保温时间t=10 min时接头的剪切强度达到223.3 MPa;采用Ti-Zr-Ni-Cu钎料时在界面出现了Ti2Ni,Ti(Cu,Al)2等多种金属间化合物,当钎焊温度T=1 123 K,保温时间t=10 min时接头的剪切强度达到139.97 MPa.     

Al/Zn-3Al/Al超声波辅助钎焊接头焊合率及显微组织

采用固定间隙超声波辅助无钎剂钎焊方法制备了Al/Zn-3Al/Al钎焊接头,并研究了超声振动时间、超声振动功率以及钎焊温度对接头焊合率和显微组织的影响. 结果表明,液相钎料与母材间的冶金结合首先发生在接头的边角处,随着超声振动时间的延长或功率的增加,冶金结合区域逐步向接头的中心蔓延;当超声振动功率高于210 W,超声振动时间长于2 s时,接头能获得优良的焊合率;接头的钎缝层主要由Zn-Al共晶相和α-Al相组成,升高钎焊温度或延长超声振动时间均会增加钎缝层中α-Al相的含量,其机制主要归因于超声空化效应对母材的溶蚀作用.     

Effects of Ti on the Brazability of Zn-22Al-xTi Filler Metals as Well as Properties of Cu/Al Brazing Joints

设计并采用Zn-Al-Ti系列钎料对Cu和Al异种金属实施了钎焊,并对Zn-22Al-xTi/Cu界面处的相组成和金属间化合物形貌进行了分析。结果表明：在Zn-22Al中添加0.01%至0.05%的Ti可以显著细化钎料组织,而且Zn-22Al-0.03Ti在Cu基板上的铺展面积比Zn-22Al高出60.4%,但Ti的添加会提高Zn-22Al钎料的熔点和熔化区间。另外,在钎料中添加微量的Ti可以优化Cu/Al接头中Cu侧界面化合物的组织并减小其厚度。相比Zn-22Al钎料,Zn-22Al-0.03Ti钎焊所得Cu/Al接头强度要高出13.4%,而且接头断裂位置由化合物层转移至钎料内部。X射线衍射结果显示,钎焊过程中有CuAl2,Cu9Al4,CuZn 3种化合物产生于钎料与Cu基板界面处     

超声波作用下Al/Zn-14Al/Cu钎焊接头的显微组织及力学性能

采用Zn-14Al过共晶焊料并借助超声波振动对Al/Cu异质金属进行了无钎剂钎焊连接,研究了在420℃超声钎焊不同时间时接头显微结构及力学性能的影响。研究结果表明,随着超声振动时间的延长,钎缝层中的α-Al相减小,Zn-Al共晶相和CuZn_5相增多,Cu界面反应层由以CuZn_5相为主逐步转变为Al_(4.2)Cu_(3.2)Zn_(0.7)相。接头的剪切强度随钎焊时间的延长呈现先增加后减小趋势,钎焊时间为8 s时接头获得了最佳的剪切强度82.6 MPa。     

Cu/Al异种金属钎焊接头的组织与性能研究

使用三种Zn-Al系钎料对Cu/Al异种金属进行感应钎焊试验,研究了Cu/Al异种金属焊接接头的显微组织、力学性能和耐腐蚀性能。结果表明,相对于Zn-2Al和Zn-2Al-1Ag钎缝,Zn-13Al-5Ag钎缝组织有更多的弥散分布的Al2Cu相;Zn-13Al-5Ag钎焊接头的显微硬度和腐蚀前后的剪切强度最大,Zn-2Al和Zn-2Al-1Ag钎缝的显微硬度相当;Cu母材耐腐蚀性能最好,Al母材耐腐蚀性能最差,而这三种钎缝的耐腐蚀性能从高至低依次为Zn-13Al-5Ag钎缝Zn-2Al-1Ag钎缝Zn-2Al钎缝,其耐腐蚀性能均高于Al母材。     

Cu的添加对Zn-85Al钎料及Cu/Al钎焊接头性能的影响

利用不同Cu含量的Zn-85Al钎料对Cu/Al进行了火焰钎焊,采用DTA、箱式电炉、金相显微镜和万能拉伸试验机,研究了Cu对Zn-85Al钎料的熔化特性、铺展性能、显微组织、力学性能和Cu/Al接头抗拉强度的影响.试验结果表明,Zn-5Al钎料中添加1.2%(质量分数)的Cu,会稍微改善钎料在铜上的润湿性,细化钎料晶...     

复合锌基钎料铜铝异质钎焊接头微观组织及力学性能研究

采用电镀工艺在Zn-27Al钎料表面镀Ni制备出复合锌基钎料,在氮气的环境中采用电阻炉用复合锌基钎料和Zn-27Al钎料对Cu与Al进行钎焊试验,运用金相显微镜、电子探针、X射线衍射仪分析接头微观组织,通过拉伸试验评定焊接接头力学性能。结果表明:复合钎料钎缝中Al_2Cu_3偏聚在Cu侧、α-Al固溶体偏聚在Al侧的现象消失,组织分布更加均匀、且有新的CuZn_5+Ni_3Al复合相生成;Ni层能够有效地阻止Al和Cu的扩散,从而降低低熔点脆性化合物Al_2Cu的生成。同一钎焊条件下,复合锌基钎料钎焊接头的抗拉强度高于普通钎料,分别达到23. 79 MPa和31. 73 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。     

不同钎料对Ti3Al基合金钎焊接头强度及界面微观组织的影响

研究了Ti3Al基合金真空钎焊及接头组织性能;分析了不同钎料对接头界面组织和剪切强度的影响,初步优选了钎料,优化了钎焊连接规范参数;利用电子探针、扫描电镜和X射线衍射等方法对接头进行了定性和定量分析.结果表明:采用NiCrSiB钎料连接时,在界面处有金属间化合物TiAl3、AlNi2Ti和Ni基固溶体生成,TiAl3和AlNi2Ti的生成降低了接头的剪切强度;采用TiZrNiCu钎料连接时,在界面处有金属间化合物Ti2Ni、Ti(Cu,Al)2和Ti基固溶体生成,Ti2Ni和Ti(Cu,Al)2的形成降低了接头的剪切强度;采用AgCuZn钎料连接时,在界面处生成TiCu、Ti(Cu,Al)2和Ag基固溶体,TiCu和Ti(Cu,Al)2的生成是降低接头剪切强度的主要原因;采用CuP钎料连接时,在界面处生成了Cu3P、TiCu和Cu基固溶体,CuaP和TiCu使接头的剪切强度降低;对于NiCrSiB钎料,当连接温度为1 373 K,连接时间为5 min时,接头的剪切强度最高为219.6 MPa对于TiZr-NiCu钎料,当连接温度为1 323 K,连接时间为5 min时,接头的最高剪切强度为259.6 MPa;对于AgCuZn钎料,当连接温度为1 173 K,连接时间为5 min时,接头的最高剪切强度为125.4 MPa;对于CuP钎料,当连接温度为1 223 K,连接时间为5 min时,接头的最高剪切强度为98.6 MPa;采用TiZrNiCu钎料连接Ti3Al可获得最大接头强度.     

Zn-Al钎料钎焊Cu/Al接头组织和性能(英文)

使用不同成分的Zn-Al钎料对铜铝异种金属进行火焰钎焊,研究其力学性能。利用光学显微镜、扫描电镜和能谱研究不同Zn-Al钎料对Cu/Al钎焊接头钎焊性、力学性能及显微组织的影响。结果表明:随着Al含量的增加,Zn-Al钎料在Cu和Al上的铺展面积逐渐增大。当钎料中Al含量为15%时,Cu/Al接头的抗剪强度达到最大值88MPa;随着组织的变化,钎缝硬度值呈现HV122到HV515不等的分布。另外,钎缝组织的成分主要为富Zn相和富Al相,但是当钎料中Al含量为2%和15%以上时,靠近Cu侧的界面处会分别形成CuZn3和Al2Cu两种完全不同的金属间化合物。研究Zn-Al钎料中铝含量对Cu/Al接头界面化合物类型的影响。     

2024铝合金超声辅助钎焊接头的微观组织演变及力学性能

对低温下采用Zn-5Al钎料超声辅助钎焊2024铝合金进行研究。在温度为400℃时,采用功率为200W、振幅为15μm、频率为21kHz的超声对试样实施连接。采用超声波来加速Al从母材到焊缝的溶解,从而改变接头的微观组织。同时,通过增加超声时间来降低接头中共晶组织的含量。当超声振动时间从3s增加到30s时,焊缝中共晶相的含量从12.9%减少到0.9%剪切强度提高了20%,并且,当超声振动时间为30s时,接头的剪切强度达到最大为149-153MPa。为了研究接头力学性能的变化,测试了接头中各相的弹性模量和硬度,同时分析了不同超声振动时间下的接头断口形貌。     

Al/Cu感应钎焊接头组织及性能研究

以某型汽车车载制冷系统为研究背景,采用Zn-22Al钎料配合Cs F-Al F_3钎剂通过感应钎焊的方法实现了Al/Cu的连接。研究结果表明,Al/Cu钎焊接头的Cu侧界面处主要由Al_4Cu_9和Al_2Cu_3金属间化合物组成,没有脆性Al_2Cu金属间化合物生成。钎焊接头抗剪切强度高达72 MPa,Al/Cu接头拉伸断裂于Cu侧界面处,呈现出典型的解理断裂形式。其研究结果能够为车载制冷系统及相近领域提供参考。     

铜铝钎焊接头腐蚀机理分析

通过感应钎焊获得了Zn-2Al,Zn-2Al-1.2Cu,Zn-13Al-5Ag三种不同的铜铝钎料接头,借助试验手段研究了不同钎料的电化学腐蚀行为以及腐蚀前后不同接头的力学性能. 结果表明,在3.5%NaCl溶液中,三种钎料的耐腐蚀性能从高到低依次是Zn-13Al-5Ag,Zn-2Al-1.2Cu和Zn-2Al钎料. 腐蚀后三种钎料接头的抗剪强度下降率分别为29.4%,24.5%和23.7%,这是由于钎料接头铜侧界面处金属间化合物为高电位阴极相,与钎缝中α-Al相形成高电位差,从而导致抗剪强度下降.Zn-13Al-5Ag钎料接头钎缝中AgZn3增强相不易发生阳极溶解进入溶液,该钎料中弥散分布的细微的α-Al相阳极溶解后在接头表面形成钝化膜,使反应不易进行,因此其抗腐蚀性能最好     

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。     

超声波辅助Zn-14Al过共晶钎料钎焊Cu/Al接头显微组织演变规律研究

采用固定间隙超声波辅助钎焊工艺制备了Zn-14Al过共晶钎料钎焊Cu/Al异质金属接头,研究了在不同钎焊温度和钎焊时间时Cu/Al钎焊接头显微组织的演变规律。研究结果表明:无钎剂超声波辅助钎焊接头冶金结合良好,钎焊温度至410℃时,铜界面润湿良好,产生不连续CuZn_5层;随着温度进一步升高,界面层连续化,并逐步向Al_(4.2)Cu_(3.2)Zn_(0.7)相转变;440℃时,Cu界面层完全转变为Al_(4.2)Cu_(3.2)Zn_(0.7)相;同时发现随着钎焊时间的延长,界面CuZn_5相也会向Al_(4.2)Cu_(3.2)Zn_(0.7)相转变。     

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。     

超声辅助电阻钎焊6063铝合金接头显微组织的演变

近年来,由于超声波独特的理化效应,在焊接过程中被广泛采用,在电阻钎焊过程中施加超声波能获得优质接头,但对于其机理还鲜有研究。本研究采用超声辅助电阻钎焊方法实现Zn-2Al钎料与6063铝合金的连接,研究了声场及电场对接头微观组织演变的影响。结果表明,钎焊过程中施加超声振动能够有效促进钎料与母材形成有效连接,减少缺陷从而形成良好冶金性结合的钎焊接头,且钎缝层微观组织更加均匀细小。另外,超声功率和电流强度均对钎焊过程的溶蚀有显著影响,随着超声功率,母材的溶蚀加剧,钎缝中Al含量增加,共析α-Al相增多;而随着电流的增大,初晶α-Al相增多。     

保温时间对铝/铜钎焊接头界面化合物和力学性能的影响

采用Zn-22Al钎料配合KAlF4-CsAlF4无腐蚀钎剂,在不同保温时间下对铝/铜进行炉中钎焊,研究了保温时间对钎焊接头、微观组织形貌,铜侧界面元素分布以及接头力学性能的影响.结果表明,随着保温时间的延长,Al/Cu接头Cu/钎缝界面CuAl₂化合物由层片状逐渐转变为树枝状并向钎缝内部生长;钎缝中的CuAl₂相由粗大块状转变为长条状或薄片状;Cu/钎缝界面处Zn元素含量峰值在保温时间为2 min时出现在铜母材与AlCu化合物之间,随着保温时间延长,Zn元素峰值逐渐向钎缝内部迁移.同时,铝/铜钎焊接头的抗剪强度随保温时间延长先提高后降低.