ZrB2-SiC陶瓷复合材料钎焊接头界面组织及性能

采用BNi₂钎料,对ZrB₂-SiC陶瓷复合材料进行真空钎焊研究.借助SEM,EDS,XRD等分析测试手段分析了界面组织结构及性能.确定了最佳钎焊工艺参数:钎焊温度1160℃,保温时间20 min.结果表明,接头界面产物主要有δ-Ni₂Si,β₁-Ni₃Si,ZrB₂+C,Ni(s,s),Cr_xB_yC_z.随着钎焊温度升高以及保温时间的延长,接头抗剪强度均先升高后降低.钎焊温度1160℃,保温时间20 min,钎焊接头室温抗剪强度达到最大121.3 MPa.钎焊温度和保温时间对接头断裂方式的影响有相似的规律,在保温时间较短时,裂纹主要产生于钎缝中的Ni(s,s)中,之后向Ni元素扩散层中扩展;当保温时间适中时,断裂主要发生在Ni元素扩散层中;当保温时间延长时,裂纹主要产生于含有一定β₁-Ni₃Si相的Ni(s,s)中,之后向Ni元素扩散层中扩展.     

TiAl合金与C/SiC复合材料钎焊接头界面组织和性能

采用AgCu箔片对TiAl合金和C/SiC复合材料进行钎焊,研究了接头界面组织的形成及演化过程,分析了界面组织对接头性能的影响.结果表明,TiAl合金的溶解量对接头界面组织的影响较大,当钎焊温度为900℃,保温10 min时,TiAl侧观察到团块状AlCu2Ti相,并伴随少量的条状AlCuTi相和AlCu4相,靠近复合...     

铝/钢异种金属火焰钎焊接头组织和性能

通过扫描电镜、能谱分析和X射线衍射等方法研究了火焰钎焊时Zn-xAl钎料的润湿性能、铝/钢钎焊接头界面显微组织、金属间化合物层以及接头抗剪强度.结果表明,Zn-xAl钎料配合改性CsF-RbF-AlF₃钎剂,可以有效地去除母材表面氧化膜,从而提高钎焊接头力学性能.随着Al元素含量增加,钎料铺展性和填缝性随之提高,但是钎焊接头强度先升后降,Al元素含量为15%时,钎焊接头力学性能最佳.钎焊接头显微组织分析结果表明,金属间化合物主要为Fe₄Al₁₃相. Zn-xAl钎料中Al元素含量较低时,界面层由富锌相和Fe₄Al₁₃相组成.随着Al元素含量的增加,在Zn-25Al钎焊接头界面出现第二层金属间化合物Fe₂Al₅相.     

Zn-Al-Ag钎料铜-铝钎焊接头显微组织与力学性能

研究了Ag元素对Zn-Al钎料显微组织的影响,添加Ag元素能够细化Zn-Al钎料显微组织.结合钎焊接头力学性能、钎焊接头显微组织以及断口形貌,分析了Zn-Al-Ag钎料铜-铝钎焊接头的断裂机理.在外力作用下,钎缝显微组织中脆硬的块状CuAl₂相与其周围组织难以实现同步协调变形,在CuAl₂相边缘容易产生应力集中,从而萌生裂纹源,这是Zn-Al-Ag钎料铜-铝钎焊接头发生断裂的主要原因.添加Ag元素后,钎缝中块状CuAl₂相尺寸变小,应力集中倾向降低,对应的钎焊接头强度提高.当Ag元素添加量为3.3%(质量分数)时,钎焊接头强度达到最高,其对应的断口形貌中韧窝状形貌大而深.     

Super-Ni/NiCr叠层材料Ni-Cr-Si-B高温钎焊接头的组织特征及抗剪强度

采用Ni-Cr-Si-B高温钎料对Super-Ni/NiCr叠层复合材料和Cr18-Ni8不锈钢进行真空钎焊,并分析钎焊接头的显微组织及物相组成、显微硬度、抗剪强度及断口形貌.结果表明,钎缝主要由γ-Ni固溶体、Ni₃B、CrB和Ni₃Si组成;钎缝的显微硬度波动较大,γ-Ni基体显微硬度为450 MPa,Ni₃B的显微硬度最高650 MPa.钎焊温度升高至1120℃时,接头的抗剪强度最高可达158 MPa,NiCr基层钎缝区呈脆性断裂,出现撕裂韧窝.钎缝区与Super-Ni复层之间形成Ni₃B界面,Super-Ni复层钎缝区断裂于Ni₃B界面.     

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.     

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.     

TiB_w/TC4钛合金与C/C复合材料钎焊接头的界面组织结构

采用活性钎料TiZrNiCu对TiBw/TC4钛合金和C/C复合材料进行了钎焊连接,借助SEM,EDS,XRD等分析手段研究了钎焊工艺参数对接头界面组织结构的影响.结果表明,采用TiZrNiCu钎料可以实现对两种材料的连接,接头典型的界面结构为：C/C复合材料/TiC＋（Ti,Zr）2（Cu,Ni）/Ti（s,s）＋（...     

Super-Ni/NiCr叠层材料与Cr18-Ni8钢真空钎焊接头的组织性能

以Ni-Cr-Si-B系非晶钎料作为填充金属,采用真空钎焊技术得到成形良好的Super-Ni/NiCr叠层复合材料与Cr18-Ni8不锈钢接头.通过扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、显微硬度计对接头的组织性能进行分析.结果表明,钎料在叠层复合材料和Cr18-Ni8不锈钢表面润湿性良好,钎缝由γ-Ni固溶体和Ni3B组成.钎缝与Super-Ni/NiCr叠层复合材料之间发生溶解和扩散,界面不明显;钎缝与Cr18-Ni8不锈钢之间形成由细小硼化物组成的界面.钎焊接头的抗剪强度可达170 MPa,钎缝区呈现台阶状断裂,并带有撕裂特征,有少量韧窝.     

Cf/LAS复合材料的钎焊接头组织与性能分析

采用Ag-Cu-Ti活性钎料对C_f/LAS复合材料进行了钎焊,研究了接头界面组织结构和力学性能.采用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和X射线衍射（XRD）对钎焊接头组织结构进行分析,用抗剪试验检测接头力学性能.结果表明,接头界面典型结构为C_f/LAS复合材料/TiSi₂/Cu₂Ti₄O/TiCu/Ag（s,s）+Cu（s,s）/TiCu/Cu₂Ti₄O/TiSi₂/C_f/LAS复合材料.在钎焊温度为900℃,保温时间为10 min时,接头室温抗剪强度最高达8.4 MPa.     

Co-Nb-Pd-Ni-V钎料真空钎焊Cf/SiC复合材料的接头组织与性能

采用自行设计的Co-Nb-Pd-Ni-V高温活性钎料对碳纤维增强碳化硅（C_f/SiC）复合材料进行钎焊连接,钎焊温度为1 200 ~ 1 320 ℃,钎焊时间固定为10 min. 结果表明,钎料中的V和Nb元素同时发挥反应活性,与C_f/SiC复合材料发生界面反应,在陶瓷界面形成了VC和NbC双层界面反应层. 当钎焊参数为1 280 ℃/10 min,典型的接头组织为（VC/NbC）双界面反应层/（Co,Ni）₂Si + CoSi + NbC + Pd₂Si/（NbC/VC）双界面反应层. 在此参数下获得的接头性能最佳,其中室温三点弯曲强度为61.0 MPa,在900和1 000 ℃下测得的强度均高于其室温强度,分别为83.2和87.7 MPa. 接头中的NbC和Pd₂Si高熔点物相弥散分布在钎缝内部,大大提高了接头的高温性能.     

TiAl/42CrMo感应钎焊接头力学性能及断裂特征

在Ar气保护条件下,采用Ag-Cu-Ni-Li钎料实现了TiAl基合金与42CrMo钢的感应钎焊。结果表明,在界面上有Ti₃Al,AlCuTi,AlCu₂Ti,Ag基固溶体、Ag-Cu共晶组织以及TiC等反应相生成。钎焊温度1000℃、保温30s,接头界面组织主要为Al-Cu-Ti的三元金属间化合物,拉伸测试中断裂发生在金属间化合物的内部;当钎焊温度890℃,保温时间30s时,接头室温抗拉强度、高温(400℃)抗拉强度分别达到309MPa,286MPa,拉伸测试中裂纹源于焊缝中金属间化合物粒子与Ag基体固溶体相界处,扩展到两侧母材界面的脆性相处发生断裂。     

Co-Si钎料连接SiBCN陶瓷接头组织及力学性能

采用Co-Si钎料连接SiBCN陶瓷,其热膨胀系数(CTE)与SiBCN陶瓷相近。钎焊接头焊缝区域由Si+CoSi2共晶结构组成,没有明显的反应层,但在钎料和陶瓷基材之间建立了化学结合。后续试验中进一步尝试添加活性元素Zr以改善钎料在SiBCN陶瓷上的润湿性,但是Zr-Si化合物的出现显著降低了接头强度。而提高钎焊温度是改善Co-Si钎料润湿性的最好方法。接头的抗剪强度接近于母材的强度,最高抗剪强度为26 MPa。     

ZrO_2陶瓷与Kovar合金钎焊接头的组织与性能

在钎焊温度825~960℃,保温时间1~60 min的条件下,采用自行设计制备的Ag-Cu-TiH2活性粉末钎料实现了ZrO2陶瓷和4J33 Kovar合金的钎焊.利用扫描电镜、能谱分析及X射线衍射分析的方法对接头的界面组织进行了分析.结果表明,接头典型界面结构为Kovar/Ag（s.s）＋Cu（s.s）＋TiFe2/...     

Cu-Pd-V钎料真空钎焊Cf/SiBCN复合材料的界面组织与性能

利用Cu-Pd-V钎料对新型四元陶瓷基复合材料C_f/SiBCN进行了真空钎焊连接.利用座滴法研究了Cu-Pd-V钎料对C_f/SiBCN复合材料的动态润湿性.利用SEM和XRD对钎焊接头微观组织及断口物相进行了分析表征.结果表明,经1 170℃保温30 min后钎料在复合材料上的润湿角为57°.在1 170℃-10 min钎焊规范下,Cu-Pd-V钎料在C_f/SiBCN复合材料表面形成厚度约为1 μm的V （C,N）反应层,主要包括VC和VN化合物,钎缝中央为Cu₃Pd和CuPd两种固溶体相.接头的室温三点弯曲强度为58.1 MPa,当测试温度提高至600℃时接头强度上升至90.2 MPa,在700和800℃测试温度下钎焊接头强度呈下降趋势,但仍然可以维持在室温强度水平,分别为66.9和64.6 MPa.     

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.     

Al-Mg-Zn钎料钎焊镁合金AZ31B接头的显微组织和性能

以Al-Mg-Zn钎料对变形镁合金AZ31B进行了高频感应钎焊,分析了变形镁合金AZ31B钎焊接头的显微组织、钎缝物相和力学性能.采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱分析仪(EDS)等仪器分析了钎焊接头的界面组织及钎缝生成相,测试了接头的强度及形成相的显微硬度.结果表明,在钎焊接头的钎缝中钎料与母材Az31B发生反应生成离异共晶组织α-Mg+β-Mg_(17)(Al,Zn)_(12),母材AZ31B的显微硬度最低,钎缝中的β-Mg_(17)(Al,Zn)_(12)相显微硬度最高.对接和搭接接头断口的断裂形式为沿晶脆性断裂,断裂产生在离异共晶组织α-Mg+β-Mg_(17)(Al,Zn)_(12)中的β-Mg_(17)(Al,Zn)_(12)硬脆相处.

Abstract：

High-frequency induction brazing of wrought magnesium alloy AZ31B with Al-Mg-Zn fdler metal was investigated. Microscopic structure, the phases and the mechanical properties of brazed joint were studied. The microstructure and formation phases at the interface in the brazed joint were investigated by scanning electron microscopy(SEM), X-ray diffraction instrument(XRD) and energy dispersive spectrometer (EDS). The strength of the brazed joint and the microhardness of the formation phases were also tested. The results show that, Al-Mg-Zn filler metal reacting with the base metal AZ31B, and a-Mg+β-Mg_(17) (Al,Zn)_(12) divorced eutectic structure is formed in the brazed joint. Microhardness of the base metal AZ31B is the smallest and β-Mg_(17) (Al, Zn)_(12) phase of the brazed joint is the hardest. Both the butt joint and the overlap joint exhibit intergranular fracture mode, the fracture comes from hard brittle phase β-Mg_(17) (Al,Zn)_(12) of α-Mg+β-Mg_(17)(Al,Zn)_(12) divorced eutectic structure.     

6061铝合金中温钎焊接头组织与性能

采用自行研制的AlZnSi中温钎料,对6061铝合金进行了火焰钎焊试验,并对其接头组织及性能进行了研究.结果表明,改进的无腐蚀KCsAlF4钎剂能很好的去除铝合金表面的氧化膜,促进钎料在铝材表面铺展.Si元素在钎料中以片状或者针状相存在,在钎缝中也呈现这两种状态,并且当Si元素含量较高时,针状相明显.钎料中Si元素含量及Al元素含量较高时,钎缝中形成的针状相受力时会产生应力集中;而较高的Si元素含量及Al元素含量同时也有利于钎缝中晶粒细化.6061铝合金火焰钎焊对接接头气密性及强度均满足要求,并且两种钎料的焊接接头断口都呈现出明显的沿晶断裂特征.     

DZ40M合金钎焊接头组织与性能

采用Co-Cr-Ni系钎料在不同的钎焊工艺下对DZ40M定向凝固合金进行了真空钎焊试验,通过扫描电镜、波谱/能谱分析仪和X射线衍射仪对钎焊接头进行了微观组织观察和典型物相成分分析,测试了接头的高温持久寿命和高温拉伸强度.结果表明,钎焊接头主要由近缝区、扩散反应区和钎缝中心区组成,近缝区含有较少的化合物,扩散反应区由钴基固溶体、硼化物和碳化物构成,钎缝中心区则由大量的钴基固溶体、白色和灰色硼化物骨架以及少量的深色条块状或骨架状碳化物等构成;在1180℃/30 min钎焊工艺下接头980℃/83 MPa持久寿命最高,平均值达到18 h 10 min,900℃高温拉伸性能均超过母材技术标准规定的305 MPa.     

Joining of C/C Composites and GH3128 Ni-based Superalloy with Ni-Ti Mixed Powder as an Interlayer

通过包埋工艺在C/C复合材料表面制备了改性SiC涂层.采用Ni-Ti粉末作中间层连结材料,利用真空热压扩散工艺成功制备了SiC涂层改性C/C复合材料与GH3128镍基高温合金的连接样件.借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪和材料万能试验机,研究了SiC涂层改性C/C复合材料与GH3128镍基高温合金连接接头及其界面的元素分布、微观结构及力学性能.结果表明,在C/C复合材料表面制备SiC涂层,不仅充分改善了C/C复合材料对Ni-Ti中间层连结材料的润湿性,而且还有效缓解C/C复合材料与GH3128连接界面因热膨胀不匹配而造成的热应力.经过SiC涂层改性处理的连接接头,其室温剪切强度可达22.49 MPa;而没有经过SiC涂层改性处理的连接接头,其室温剪切强度几乎为零.