C／C复合材料与TC4合金钎焊接头的组织与性能分析

在钎焊时间3～30min，钎焊温度860-1000℃的条件下，采用AgCuTi钎料对C／C复合材料和TC4合金进行了钎焊试验。利用扫描电镜及EDS能谱分析的方法对接头的界面组织及断口形貌进行了研究。结果表明，接头界面结构为C／C复合材料／TiC＋C／TiCu＋TiC／Ag（s．s）＋Ti3Cu4＋TiCu／Ti3Cu4／TiCu／Ti2Cu／Ti2Cu＋Ti（s．s）／TC4。由压剪试验测得的接头抗剪强度结果可知，在钎焊温度910℃，保温时间10min的条件下，接头获得的最高抗剪强度为25MPa。接头的断口分析结果表明，接头断裂的位置与被连接界面的碳纤维方向有关，当碳纤维轴平行于连接面时，断裂发生在复合材料中；当碳纤维轴垂直于连接面时，断裂主要发生在复合材料与钎料的界面处。     

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。     

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.     

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.     

C/C复合材料与TC4钎焊接头的组织与断裂形式分析

在钎焊时间10 min,钎焊温度820～900℃的条件下,采用AgCu钎料对C/C复合材料和TC4进行了钎焊试验.利用扫描电镜、X射线衍射分析仪、EDS能谱分析仪对接头的界面组织及断口形貌进行了研究.结果表明,C/C复合材料与TC4连接接头的界面结构为C/C复合材料/TiC C/TiCu/Ag(s.s) Cu(s.s) Ti3Cu4/Ti3Cu4/TiCu/Ti2Cu/Ti2Cu Ti(s.s)/TC4.由压剪试验测得的接头抗剪强度可知,在钎焊温度850 ℃,保温时间10 min的钎焊条件下,接头获得的最高抗剪强度达到38 MPa.接头的断口分析表明,接头的断裂位置与被连接处碳纤维方向和钎焊温度有关.当碳纤维轴平行于连接面时,断裂发生在复合材料中.当碳纤维轴垂直于连接面时,若钎焊温度较低,断裂发生在C/C复合材料/钎料界面处;若钎焊温度较高,断裂主要发生在C/C复合材料/钎料界面和钎料/TC4界面处.     

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     

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）＋（...     

Cu+B复合钎料配比对Al2O3/TC4合金钎焊接头界面组织的影响

分别以不同配比的铜和硼混合粉末作为钎料,在钎焊温度930℃,保温时间10min条件下钎焊连接Al2O3与TC4合金,并结合SEM与EDS观察对钎焊接头的连接状况及组织结构进行分析．结果表明,A12O3／TC4合金钎焊接头的界面组织为Al2O3,／Ti3（Cu,A1）3O／Ti2Cu＋Ti2（Cu,Al）／Ti＋Ti2（Cu,Al）＋Ti（Cu,Al）＋AlCu2Ti＋Ti2Cu／Ti2Cu＋AICu：Ti＋TiB／Ti＋Ti2Cu／TC4合金．钎焊过程中,复合钎料中的铜与TC4合金中的钛发生互扩散,在连接层与TC4合金界面形成不同成分的Cu-Ti化合物．硼与液相中的钛反应,在接头中原位生成TiB晶须,且主要分布在Ti2Cu和AlCu2Ti上．随TiB生成量的增加,Ti2（Cu,Al）生成量增加,并逐渐变得连续,同时向Al2O3侧移动．     

Ag-Cu-Ti钎料高频感应钎焊TiAI／40Cr

采用高频感应加热的方式，在Ar气保护条件下，用Ag-Cu-Ti钎料实现了TiAl基合金与40Cr钢的钎焊连接；采用扫描电镜、电子探针、X射线衍射分析等手段对断口、界面、生成相进行了分析，并且测试了接头的抗拉强度。结果表明，在界面上有Ti(CuAl)2、Ag[s，s]、TiC等反应相生成，典型接头界面结构为TiAl／Ti(CuAl)2 Ag[s，s]／Ag[s，s]／TiC／40Cr)；断裂位置及接头的抗拉强度随保温时间而变化；当钎焊连接温度为1143K，保温时间0．9ks时接头抗拉强度值最高，达到298MPa，断裂主要发生在Ti(CuAl)2层内部。     

Ag-Cu+WC复合钎料钎焊ZrO2陶瓷和TC4合金

采用新型Ag-Cu+WC复合钎料进行ZrO₂陶瓷和TC4合金钎焊连接,探究了接头界面组织及形成机制,分析了钎焊温度对接头界面结构和力学性能的影响. 结果表明,接头界面典型结构为ZrO₂/TiO+Cu₃Ti₃O/TiCu+TiC+W+Ag_(s,s)+Cu_(s,s)/TiCu₂/TiCu/Ti₂Cu/TC4. 钎焊过程中,WC颗粒与Ti发生反应,原位生成TiC和W增强相,为Ti-Cu金属间化合物、Ag基和Cu基固溶体提供了形核质点,同时抑制了脆性Ti-Cu金属间化合物的生长,优化了接头的微观组织和力学性能. 随钎焊温度的升高,接头反应层的厚度逐渐增加,WC颗粒与Ti的反应程度增强. 当钎焊温度890 ℃、保温10 min时,复合钎料所得接头抗剪强度达到最高值82.1 MPa,对比Ag-Cu钎料所得接头抗剪强度提高了57.3%.     

TC4/Ti60合金钎焊接头界面组织及力学性能

采用TiZrNiCu非晶钎料实现了TC4和Ti60异种钛合金的真空钎焊连接,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等分析手段研究了钎焊工艺参数对接头界面组织结构及力学性能的影响. 结果表明,TC4/TiZrNiCu/Ti60钎焊接头的典型界面结构为:TC4/α-Ti+β-Ti+(Ti,Zr)2(Ni,Cu)/Ti60. 随着钎焊温度升高或保温时间延长,片层状α+β相逐渐填充整条钎缝,(Ti,Zr)2(Ni,Cu)相含量减少且分布更加均匀. 接头室温抗拉强度随钎焊温度或保温时间的增加均先增大后减小,在990 ℃/10 min钎焊条件下所获接头抗拉强度达到最大为535.3 MPa. 断口分析结果表明,断裂位于钎缝中,断裂方式为脆性断裂.     

AgCu钎料钎焊TC4钛合金与QCr0.8铬青铜接头界面结构及性能

采用AgCu28钎料实现了TC4钛合金与QCr0.8铬青铜的真空钎焊,利用SEM, EDS以及XRD等分析方法确定TC4/AgCu/QCr0.8接头的典型界面结构为TC4钛合金/CuTi +Cu3Ti2 +CuTi2/Ag(s,s) +Cu4Ti/Ag(s,s)+Cu(s,s)/QCr0.8铬青铜. 研究了工艺参数对接头组织和性能的影响. 结果表明,随着钎焊温度和保温时间的增加,钎缝中银铜共晶组织减少,钛铜化合物增多. 接头抗剪强度随钎焊温度的升高先增加后降低,在钎焊工艺参数为890 ℃/0 min时,获得最大抗剪强度449 MPa.保温时间的延长使得接头脆性钛铜化合物增多,接头性能下降,因此随保温时间延长接头抗剪强度显著降低.     

陶瓷/AgCuTi/不锈钢钎焊连接界面组织与结构

采用Ag-Cu-Ti钎料对日用陶瓷与1Cr18Ni9Ti不锈钢进行了钎焊连接.用扫描电镜、能谱仪以及X射线衍射仪对接头的微观组织形貌、特征点的成分以及钎焊接头的物相等进行了分析研究.结果表明,接头界面处形成了多种化合物,包括TiO,TiSi_2,Ti_5Si_3和Fe_2Ti.当温度为850℃,保温时间为5 min时,接头界面结构为1Cr18Ni9Ti不锈钢/Fe_2Ti/Ag[s,s]+Cu[s,s]+Fe_2TiO+Ti_5Si_3+TiSi_2/陶瓷.当钎焊温度较高或保温时间较长时,界面反应层厚度增加,界面中基体相Ag[s,s],Cu[s,s]所占比例显著减小.

Abstract：

Domestic ceramics and lCrl8Ni9Ti stainless steel were brazed using Ag-Cu-Ti filler metal. Microstructure, the component of characteristic points and the phases of brazing joints were studied by scanning electronic microscopy ( SEM) , energy distribution spectrometer (EDS) and x-ray diffraction (XRD). The results show that several kinds of intermetallics such as TiO_2, TiO, TiSi_2 , Ti_5 Si_3 and Fe_2 Ti were formed. The interfacial structure of joints is 1Cr18Ni9Ti stainless steel/Fez Ti/Ag[ s, s] + Cu[s,s] + Fe_2Ti/TiO_2 + TiO + Ti_5Si_3 + TiSi_2/ceramics when brazing temperature and time are 850 ℃ and 5min, respectively. The depth of interfacial reactive layer increases and the ratio of matrix phase Ag [ s, s ], Cu [ s, s ] which are in the middle of interface reduces evidently as brazing temperature is very high or holding time is very long.     

Brazing of TiBw/TC4 composite and Ti60 alloy using TiZrNiCu amorphous filler alloy

TiB_w/TC4 composite was brazed to Ti60 alloy successfully using TiZrNiCu amorphous filler alloy, and the interfacial microstructures and mechanical properties were characterized by SEM, EDX, XRD and universal tensile testing machine. The typical interfacial microstructure was TiB_w/TC4 composite/β-Ti + TiB whiskers/(Ti, Zr)₂(Ni, Cu) intermetallic layer/β-Ti/Ti60 alloy when being brazed at 940 °C for 10 min. The interfacial microstructure evolution was influenced strongly by the diffusion and reaction between molten fillers and the substrates. Increasing brazing temperature decreased the thickness of brittle (Ti, Zr)₂(Ni, Cu) intermetallic layer, which disappeared finally when the brazing temperature exceeded 1020 °C. Fracture analyses indicated that cracks were initialized in the brittle intermetallic layer when (Ti, Zr)₂(Ni, Cu) phase existed in the brazing seam. The maximum average shear strength of joints reached 368.6 MPa when brazing was conducted at 1020 °C. Further increasing brazing temperature to 1060 °C, the shear strength was decreased due to the formation of coarse lamellar (α+β)-Ti structure.     

采用Ti/Ag-Cu/Cu中间层钎焊连接Si3N4陶瓷和TiAl合金的界面结构及性能

采用Ti/Ag-Cu/Cu中间层实现了Si₃N₄陶瓷与TiAl合金的钎焊连接,获得了良好的接头.利用SEM,EDS等微观手段,分析了接头界面结构和元素分布情况.结果表明,Si₃N₄陶瓷/Ti/Ag-Cu/Cu/TiAl典型界面微观结构可能为:Si₃N₄/TiN/Ti-Si/Cu-Ti+Ag（s,s）+Cu（s,s）/AlCuTi/TiAl.在连接温度1 133 K、保温时间30 min、接头压力0.040 MPa时,接头四点弯曲强度达到最大值170 MPa.     

AgCuNiLi钎焊TiC金属陶瓷与GH3128界面结构及接头性能

采用AgCuNiLi钎料对TiC金属陶瓷与GH3128镍基高温合金进行钎焊。结果表明:当钎焊温度为840℃,保温10min时,接头典型界面结构可以表示为:TiC金属陶瓷/(Cu,Ni)/Ag(s.s)+Cu(s.s)/(Cu,Ni)/GH3128。随着钎焊温度的升高或保温时间的延长,TiC金属陶瓷附近的(Cu,Ni)固溶体层厚度增大,且向钎料内部呈树枝状长大,钎料内部的Ag-Cu共晶组织逐渐减少。界面机理分析表明:钎料中Li的加入能促进界面上(Cu,Ni)固溶体的形成;但(Cu,Ni)固溶体的继续长大则受钎料中Cu元素的扩散程度控制。当加热温度由810℃升高到960℃,接头抗剪强度呈现先增大,然后缓慢减小的变化趋势。当加热温度为880℃、保温时间为10min时,接头抗剪强度达到最大值204MPa。     

钎焊时间对TZM合金与ZrCp-W复合材料接头界面组织及性能的影响

采用Ti-28Ni（质量分数,%）钎料在1 040℃实现了TZM合金与ZrC_p-W复合材料的真空钎焊连接,分析了钎焊时间对TZM合金与ZrC_p-W复合材料接头界面组织及力学性能的影响.结果表明,钎焊接头的典型界面结构为TZM/Ti（s,s）/Ti₂Ni/（Ti,Zr）C+W（s,s）/ZrC_p-W,钎缝宽度随保温时间的延长而增大,其中Ti（s,s）层的厚度没有变化,Ti₂Ni层厚度略有降低,而扩散层厚度随保温时间的延长稍有增加.当保温时间为10 min时,接头获得最大抗剪强度值120 MPa,接头断裂发生在TZM母材.     

钛合金TC6与TC11高频感应钎焊工艺

以B-Ti57CuZrNi-S为钎料,在氩气保护气氛下对TC6/TC11钛合金进行高频感应钎焊工艺实验研究。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)等测试方法,分析气体保护流量、流态以及工艺参数对焊接界面形貌、接头组织及元素分布的影响,并测试接头的抗拉强度。结果表明,钎焊界面主要由富Ti的β-Ti固溶组织和Cu-Ti、Ni-Ti以及(Cu,Ni)Ti/Zr组成的金属间化合物相组成。钎焊接头的抗拉强度随钎焊温度的升高或保温时间的延长,呈现先升高后降低的趋势,接头最高强度可达433MPa。TC6/TC11钛合金高频感应钎焊优化工艺参数带为:焊接温度910℃~930℃,保温时间120~150 s,Ar气保护流量1 MPa。     

一种新型钛基钎料合金对γ-TiAl合金的钎焊性

在钎焊温度范围为1050 ~ 1125 ℃下保温10 min,采用非晶Ti-Zr-Cu-Ni-Co-Mo钎料成功地实现了Ti-47Al-2Nb-2Cr-0.15B (原子分数,%)合金钎焊连接. 运用SEM,EDS,XRD,TEM和维氏硬度仪等分析研究了铸态和箔带钎料显微组织、温度(900 ~ 1125 ℃)和保温时间(0 ~ 15 min)对铸态钎料在TiAl基合金表面上润湿铺展面积的影响,以及钎焊接头中界面显微组织和维氏硬度在不同钎焊温度下的变化规律. 结果表明,随着温度和保温时间的增加,铸态钎料在TiAl合金母材表面润湿铺展面积的增幅先增大后减小. 钎焊接头界面组织主要包括TiAl母材层,α₂-Ti₃Al+AlCuTi (层Ⅰ)和γ-(Ti, Zr)₂(Ni, Cu)+α-(Ti, Zr)(层Ⅱ). 钎缝中各区域的硬度均随着钎焊温度的增加而增加,1125 ℃时获得最大值为872(±8) HV,主要与钎缝中生成的硬脆金属间化合物(Ti, Zr)₂(Ni, Cu)和α₂-Ti₃Al有关.     

Cu-25Sn-10Ti活性钎焊SiO2f/SiO2复合材料与Invar合金

采用Cu-25Sn-10Ti钎料钎焊SiO_2f/SiO₂复合材料与Invar合金,研究了界面组织结构及其形成机理,分析了不同钎焊保温时间下界面组织对接头性能的影响.结果表明,在钎焊温度880℃,保温时间15 min的工艺参数下,接头在SiO_2f/SiO₂复合材料侧与Invar合金侧均形成了连续的界面反应层,界面整体结构为Invar合金/Fe₂Ti+Cu(s,s)+(Ni,Fe,Cu)₂TiSn/Cu(s,s)+Cu₄₁Sn₁₁+CuTi/TiSi+Ti₂O₃/SiO_2f/SiO₂复合材料.在钎焊温度一定时,随着保温时间的延长,复合材料侧TiSi+Ti₂O₃反应层厚度逐步增加,Fe₂Ti颗粒逐步呈大块状连续依附其上,接头强度先增大后减小.当钎焊温度880℃,保温时间15 min时,接头室温抗剪强度达到11.86 MPa.