TiNi形状记忆合金电阻钎焊接头微观组织分析

利用自行改制的数控交流电阻焊机，采用CuNi薄带钎料，配合改进型钎剂实现了TiNi形状记忆合金电阻钎焊连接。借助于光学显微镜、SEM及EDX对钎缝的组织进行了分析。结果表明，试验采用的电阻钎焊工艺对母材的热影响极小，接头中没有明显的热影响区；在钎缝中存在的Ti，Ni4化合物相是TiNi合金产生双程及全程形状记忆效应的主要因素。     

异种金属Al-Cu电阻钎焊接头微观组织研究

高速列车制造过程中异种金属接头的良好连接对列车的安全运行非常重要。为了克服现阶段Al-Cu异种金属焊接的缺点,提出了应用电阻钎焊对铝板和铜板进行焊接的方法。在正交试验优化的参数下,经过多次实验成功实现了较大面积搭接试样的焊接。同时,利用SEM等对Al-Cu电阻钎焊接头微观组织研究,发现在适当焊接规范下钎料与母材结合良好,钎料中主要金属原素与母材Al和Cu能相互扩散和浸润达到了原子间结合,焊缝组织无明显缺陷。     

非晶镍基钎料钎焊接头性能及微观组织的研究

用非晶镍基钎料和普通晶态钎料在不同的温度下真空钎焊不锈钢,分析了接头的力学性能、元素分布和显微组织.研究表明,钎焊接头的焊接质最在1000℃以下随温度升高而增强,采用非晶钎料的接头强度明显好于普通晶态钎料.     

Ti-Cu电阻钎焊接头微观性能研究

为了克服现阶段电解镍生产过程中钛种板与铜耳铆钉连接的种种缺点,提出了应用电阻钎焊的方法连接钛种板与铜耳.在正交试验设计的参数下,经过多次实验成功实现了较大面积搭接试样的焊接;同时,利用SEM、EPMA等研究TC4与紫铜电阻钎焊接头组织,发现在适当焊接规范接头下,钎料与母材结合良好,钎料中主要金属原子与母材Ti和Cu能相互扩散、浸润,达到了原子间结合,焊缝组织无明显缺陷.     

镍基单晶高温合金钎焊接头的微观组织与性能

采用一种含B,Si的镍基合金钎料钎焊CMSX-4单晶高温合金,利用SEM,EPMA分析接头的微观组织与相组成,探究降熔元素B和Si的扩散机制及接头形成机理.结果表明,不同间隙焊缝的微观组织相似,相组成相同,但随着间隙的增加,焊缝中的硼化物析出相增多,同时出现微孔等缺陷;对于相同焊缝间隙的接头,随着保温时间的延长,焊缝中的硼化物相的平均尺寸在一定程度上增大,且分布更加集中,母材与焊缝间的界面连接层厚度增加.钎焊过程中,B元素集中分布于焊缝中心区,与Cr,W,Mo等元素反应,形成脆性硼化物相M3B2,B元素未向母材中扩散,近焊缝区中未见硼化物相析出;Si元素不仅在焊缝中心区形成镍硅化物相,也向母材中扩散,在近焊缝区形成含Si元素的镍基固溶体.对不同焊缝间隙与保温时间的单晶钎焊接头在980℃/100 MPa条件下进行持久性能测试.结果表明,单晶钎焊接头的持久寿命随着焊缝间隙的增加而降低,随保温时间的延长而升高,但当保温时间延长至30 min以上时,接头持久寿命没有显著增加.     

不锈钢TIG熔钎焊接头微观组织及力学性能

采用高温铜基S211和S201焊丝对不锈钢进行了TIG熔钎焊试验,运用OM,SEM,EDS分析了接头微观组织,通过拉伸试验评定了接头力学性能.结果表明,不锈钢接头具有熔焊与钎焊的双重性质,不锈钢上部靠近电弧区熔化,存在一个α ε相熔合区;下部不锈钢未熔,为钎焊结合;焊缝基体为Fe在Cu中的过饱和固溶体相,基体上存在大量尺寸不等的α ε相高温颗粒,焊缝区上部含高温颗粒多,下部含量少.两种接头均断裂于焊缝区,S211焊丝接头强度要高于S201焊丝,分别达到498.33 MPa和476.67 MPa,而S201焊丝接头的断后伸长率要高于S211焊丝,分别为19.6%和13.8%.     

铝合金与不锈钢接触反应钎焊接头微观组织分析

采用Ag-Ni复合镀层,在钎焊温度580℃,保温时间1～20min的条件下,对6063铝合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢进行了接触反应钎焊试验,初步分析了接头的微观组织及镀Ni层的作用效果.结果表明,在钎焊时间较短时,钎缝主要由Al(Ag)固溶体与Ag-Al化合物构成;钎焊时间超过20min,Ag-Al化合物含量显著增加,镀Ni层对防止生成Al-Fe脆性金属间化合物的作用效果减弱.     

镍基高温合金电子束钎焊接头界面组织及力学性能

采用Bnp27钎料实现了K465镍基高温合金的真空电子束钎焊.分析了不同工艺参数对接头抗剪强度的影响,借助扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和相图分析等方法研究了界面结构,确定了界面反应产物及其形态分布.结果表明,在界面反应层中生成五种产物:大量的镍基γ固溶体和(γ' γ)共晶相,大量的富含钨的Ni3B和CrB相,以及少量的NbC相;化合物相以细小的块状弥散分布在镍基固溶体中.随着束流和加热时间的增加,接头抗剪强度呈现先升高再降低的趋势.当束流为2.6mA,加热时间为560 s,聚焦电流为1 800 mA时,获得最大抗剪强度为436 MPa的钎焊接头.     

K480镍基高温合金钎焊接头组织与性能

采用Ni-Nb-W-Co-Cr-Al钎料对K480高温合金进行真空钎焊,通过扫描电镜和能谱分析研究了钎焊接头微观组织和钎焊保温时间对微观组织的影响,通过拉伸试验机研究了钎焊接头高温拉伸性能的变化规律。结果表明,在1 220 ℃×15 min镍基钎料可与高温合金粉末发生冶金反应生成致密完整的钎焊接头。钎焊接头主要由高温合金粉末颗粒、γ+γ′共晶相、含Si硼化物相和富Nb的Ni3Si相组成。与此同时,钎料中的Nb,W等元素向母材发生扩散生成(Nb,Ti)C和(Mo,W,Cr,Ni)3B2相。随着钎焊保温时间延长,合金粉末颗粒不断长大,接头中脆性化合物总量减少,含Si的硼化物逐渐由块状、条状转变为骨架状(Mo,W,Cr,Ni)3B2相,保温时间超过1 h,接头内出现大尺寸孔洞缺陷。保温时间为15 min时可获得最佳的接头性能,980 ℃高温拉伸强度为585 MPa,达到母材性能的90%以上。保温时间超过1 h后,钎焊接头高温拉伸性能出现下降趋势,其原因主要是由于(Mo,W,Cr,Ni)3B2骨架状结构和大尺寸孔洞缺陷的出现所致。创新点： (1)采用Ni-Nb-W-Co-Cr-Al镍基钎料钎焊K480合金,高温拉伸强度可达到母材强度的90%。(2)延长钎焊保温时间有利于接头内元素扩散,减少脆性化合物相,从而提高接头性能。(3)对于使用大间隙钎焊工艺的Ni-Nb-W-Co-Cr-Al镍基钎料,延长保温时间,接头内脆性化合物相总量降低,但含Si的硼化物相逐渐由块状、条状转变为对接头性能更加不利的(Mo,W,Cr,Ni)3B2骨架状结构,保温超过1 h时接头内甚至出现孔洞缺陷,接头性能呈现下降趋势。     

铝/铜异种金属熔钎焊接头微观组织与力学性能

采用ER5356铝镁焊丝对1060纯铝与T2紫铜进行了脉冲旁路耦合电弧MIG熔钎焊,并对接头宏观形貌、微观组织及力学性能进行了分析. 结果表明,在合适的焊接工艺参数下,可以获得成形美观、连续均匀、无缺陷的铝/铜异种金属接头. 焊接接头从铜侧以金属间化合物层、Al-Cu共晶体向焊缝过渡,金属间化合物主要由脆硬的Al2Cu相组成,而焊缝区主要由先析出的α(Al)固溶体以及从其晶界上析出的网状(Al)+S(Al2CuMg)/θ(Al2Cu)共晶组织组成. 随着焊接热输入的增加,金属间化合物层厚度明显增大,而焊接接头拉伸载荷先升高后下降,这与焊缝在铜母材上润湿铺展有关. 接头拉伸时,主要在铝母材热影响区和焊缝与铜母材界面处发生断裂.     

铝合金钎焊接头金相组织

铝合金钎焊接头金相组织$哈尔滨焊接研究所!(150080)@郭力力 $哈尔滨焊接研究所!(150080)@于捷 $哈尔滨焊接研究所!(150080)@孙秀芳 $山东淄博学院!(255091)@姜英     

铝合金低温钎焊接头显微组织演变规律及机理研究

采用泡沫Ni-Sn复合焊料片,对超细晶7075铝合金进行了超声波辅助无钎剂、低温钎焊连接。对不同超声波振动时间下接头的显微组织和力学性能进行了研究。结果显示,在超声波作用下, Ni骨架被挤压为条状, Ni_3Sn_4依附于Ni骨架生长,同时接头界面处生成了一层Al_3Ni金属间化合物层;当超声波振动时间为10 s时, Al_3Ni呈点状分布;延长超声波振动时间至20 s, Al_3Ni呈连续分布;振动时间30 s时, Al_3Ni层粗化并有一层Sn带将其隔断。界面Al_3Ni层以消耗Ni_3Sn_4层和Ni骨架的形式生长。     

非晶Cu-P钎料钎焊接头形成过程

通过对非晶Cu-P钎料不同钎焊温度下钎焊接头的研究,分析了非晶钎料与普通晶态钎料在钎焊过程中的不同.结果表明,非晶钎料的钎焊过程由液相产生前的固相扩散阶段液相流动铺展阶段以及液相产生后的固相扩散阶段组成.由于非晶钎料中原子的扩散能力比晶态钎料强,所以非晶钎料的"前扩散阶段"(固相扩散阶段)过程较为充分;在钎料熔化阶段,非晶钎料生成的液相比例较晶态钎料少,钎焊时用于固相扩散阶段时间较长,因此表现出更多的扩散焊特性.     

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。     

钨和钢TIG熔钎焊接头的微观组织及力学性能

采用Ni Cr Mo-3焊丝实现纯钨(W)和0Cr13Al钢的TIG熔钎焊接,利用OM、SEM、EDS、显微硬度计和电子万能试验机等手段研究接头的微观组织、成分分布、力学性能及断裂特征。结果表明:焊缝金属与钨母材形成的钎焊界面润湿性良好,钨母材表面溶解后的W原子扩散进入焊缝金属中,并在界面断续形成厚度不超过1μm的富W、Ni金属间化合物层;焊缝金属与钢母材形成的熔焊界面主要因Ni元素的扩散进入,在钢母材中沿熔合线形成宽5～10μm的马氏体层。焊缝金属大致可分为W原子固溶强化区、完全混合区和不完全混合区等三个显微硬度相差较大的区域。接头抗拉强度为167 MPa,断裂面主要位于距钨母材/焊缝金属结合面50～300μm的钨母材中,为典型的解理断裂形貌。     

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。     

K447A镍基高温合金钎焊接头组织及性能

采用Co45NiCrWB和B-Ni54NbCoWCrS两种钎料对K447A镍基铸造高温合金进行了高温真空钎焊试验并做了后续热处理。结果表明,两种钎料钎焊接头致密完整,性能良好;钎焊接头的高温拉伸性能均都达到母材强度的60%以上;Co45NiCrWB钎料钎焊接头的高温持久性能要远好于B-Ni54NbCoWCrS钎料钎焊接头的高温持久性能。     

DZ40M钴基合金钎焊接头微观组织及性能研究

研究了DZ40M定向凝固钴基高温合金的钎焊行为,利用SEM/EDS对钎焊接头的微观组织形貌和物相组成进行了分析,并测试了接头的高温拉伸强度与高温持久寿命。结果表明,接头中间的钎缝组织主要由镍基固溶体与白色条状富W硼化物组成,靠近母材的元素扩散区主要由母材基体和分布在其中的块状硼化物组成,钎缝组织和元素扩散区之间的界面连接区主要由Ni-Co固溶体、灰色块状富Cr硼化物与弥散分布的富Co相组成。对接头的性能测试发现,在980℃下不同钎缝间隙的接头抗拉强度变化不大,抗拉强度约为150 MPa;而在980℃加载66 MPa条件下高温持久寿命随着钎缝间隙的增大而下降。高温持久寿命与钎焊中的硼化物析出相尺寸和含量有关,尺寸越大,含量越高,接头的高温持久寿命越低。     

紫铜感应钎焊接头组织及性能

以紫铜板材为对象,利用Sn-58Bi和Sn-0.7Cu钎料对紫铜进行感应钎焊实验,保温不同的时间,采用光学显微镜、显微硬度计、接合强度测试仪等方法对钎焊接头进行组织分析和性能测试。结果表明,利用Sn-58Bi和Sn-0.7Cu钎料和感应钎焊技术可以实现紫铜的连接。Sn-58Bi感应钎焊接头界面处均形成了一层薄而连续的金属间化合物Cu6Sn5。随着保温时间的增加,焊缝中富Bi相逐渐减少。Sn-0.7Cu钎料接头的显微硬度在保温时间为10 s时最大。随着保温时间的增加,金属间化合物层厚度逐渐增加,接头强度随之降低。     

焊接电压对绝缘铜线微电阻热压焊接头的影响

采用微电阻热压焊工艺来焊接耐高温微细绝缘铜线,研究了不同焊接电压下接头的外观形貌、截面微观组织、拉断力和形成过程. 结果表明,当焊接时间为20 ms、电极压力为12 N、焊接电压大于2.05 V时,该工艺可在一个输出脉冲内完成绝缘铜线的除漆和焊接,无需预先除漆. 随着焊接电压的增加,接头长度基本不发生变化,接头宽度和拉断力一直增大;接头失效形式依次表现为界面剥离、前端断裂和中部断裂. 接头的演变过程包括预压塑性变形、接头弱连接、热辅助下的压陷、接头强连接和熔融金属挤出5个阶段.