母材微量元素对6063铝合金接触反应钎焊的影响

采用铜中间层对6063铝合金进行了接触反应钎焊连接,分析了接头的典型界面结构,着重研究了铝合金母材中微量元素对界面及接头力学性能的影响行为.结果表明,接头界面相主要有Al2Cu,α-Al,Mg2Si,ω-FeCu2Al7.Fe元素导致较高连接温度下ω-FeCu2Al7板条相的生成,影响接头强度.Mg,Si元素以Mg2Si形式富集在钎缝中心,并随保温时间的延长而加剧富集.接头抗剪强度受控于界面产物的种类及形貌、等温凝固的程度.在570℃/60min时接头平均抗剪切强度最高,可达105.3MPa.     

镁合金与钢接触反应钎焊工艺研究

采用厚度为30μm的纯Cu箔作为中间层接触反应钎焊AZ31B镁合金和Q235钢,研究加热温度和保温时间对AZ31B镁合金/Q235钢钎焊接头微观组织和力学性能的影响。结果表明,在有效的工艺参数条件下,接头界面反应区产物主要为Mg固溶体、Mg_2Cu、Al Mg;加热温度为570℃,保温时间为30 min时,钎焊接头抗拉强度达到最大值122.6 MPa,加热温度和保温时间过高或过低,均导致抗拉强度下降,加热温度570℃,保温时间为30 min时钎焊接头断裂方式为典型的韧性断裂。     

Zr/Cu/Zr部分瞬间液相焊扩散连接Ti(C,N)-Al_2O_3陶瓷基复合材料

采用Zr箔/Cu箔/Zr箔中间层对Ti(C,N)-Al2O3陶瓷基复合材料进行部分瞬间液相扩散连接实验,研究保温时间对元素扩散及界面反应产物的影响,探讨了制约接头室温强度的因素,对比分析了在部分瞬间液相扩散连接过程中,辅助脉冲电流对元素扩散及接头强度的作用机制.结果表明,预置Zr箔/Cu箔/Zr箔中间层通过部分瞬间液相扩散连接,在加热温度950℃,保温时间15~30 min条件下接头强度达到最大值.保温时间过短,活性元素Zr削弱基体强度,保温时间过长,Zr与Cu在界面生成金属间化合物降低了接头的强度.扩散焊过程中施加辅助脉冲电流能够有效缓解接头的残余应力,防止裂纹在脆性基体材料中扩展;但是同时促进了界面处的反应进程,显著提高了界面处Cu-Zr金属间化合物的形成速度,使得界面易成为接头的薄弱环节.     

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.     

Al2O3P/6061Al复合材料瞬间液相扩散连接

用纯金属作中间层TLP连接颗粒增强铝基复合材料,接头存在增强相偏聚区,是接头力学性能的薄弱区域.控制增强相偏聚区是改善接头力学性能的一种有效途径.文中尝试用Cu,Al金属复合中间层TLP连接Al2O3P/6061Al复合材料,探讨了其接头的显微结构和力学性能特点.结果表明,用Cu,Al金属复合中间层能够控制接头增强相偏聚,改善接头抗剪强度.在连接温度600℃,保温时间60min的工艺条件下,10 μm Al/10 μm Cu/10 μm Al复合中间层接头增强相偏聚明显下降,接头抗剪强度110 MPa;1.5 μm Cu/10 μm Al/1.5 μm Cu复合中间层接头无明显的增强相偏聚,接头抗剪强度123 MPa.     

Ti_3Al/Ti/Ti_2AlNb扩散连接工艺及性能

采用钛箔作为中间层扩散连接Ti3Al与Ti2AlNb,利用SEM,EDS和XRD等分析方法发现,接头界面组织结构为Ti3Al/α+β双相组织/富B2相/Ti2Al Nb.分别研究了中间层厚度,连接温度,保温时间等工艺参数对接头界面组织形貌以及力学性能的影响.结果表明,当钛箔厚度10μm,T=900℃,t=120 min,p=5 MPa时,接头组织性能最佳.钛箔厚度增加会导致Ti,Al,Nb等元素扩散不均匀;Ti3Al/Ti2Al Nb直接固相扩散连接温度为1 000℃,加入钛中间层可将其降低至900℃,减小了高温热循环对母材性能的损伤,接头整体抗拉强度从795 MPa提升至906MPa;保温时间90~120 min可保证扩散充分连接可靠.     

SiCP/Al复合材料的真空扩散钎焊

文中采用Al/Cu/Al复合箔扩散钎焊SiC_P/Al复合材料,采用SEM,EDS,XRD分析接头界面组织,研究了钎焊温度对接头界面组织及力学性能的影响,并结合Al-Cu二元相图分析接头形成机制.结果表明,固定连接压力为1 MPa,保温时间为10 min,当钎焊温度从590℃升至640℃,接头界面产物由Al₂Cu+αAl共晶组织转变为断续的Al₂Cu金属间化合物,Al-Cu液相向两侧母材扩散的距离增加,接头的抗剪强度呈现先增大后减小的变化趋势.当钎焊温度为620℃,保温时间为10 min,连接压力为1 MPa时,接头的抗剪强度达到最大值69 MPa.     

3003铝合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢接触反应钎焊接头组织和性能

采用接触反应钎焊技术在不锈钢表面分别镀镍和铜,添加Mg粉作为中间反应层进行接触反应钎焊,对3003铝合金和不锈钢之间的连接进行工艺探索试验。使用万能力学试验机测试焊接接头的力学性能,采用扫描电子显微镜观察接头的显微组织和元素分布,分析连接界面形貌、物相组成以及焊缝的连接机理。在钎焊温度560℃、焊接压力0.1 MPa、保温时间15 min的条件下进行接触反应钎焊实现两者的有效连接,接头最大剪切强度23.1 MPa,平均剪切强度21.6 MPa,钎料区Al原子扩散明显,并形成Al-Mg、Al-Cu、Al-Fe系等多种金属间化合物。     

保温时间对添加中间层的钢/Mg焊接接头显微组织和性能的影响

通过添加Cu箔中间层,采用两次焊接法连接不锈钢和镁合金,并对其焊接接头的剪切强度、显微硬度、显微组织进行了测试分析。结果表明,不锈钢-铜-镁扩散连接接头界面连接良好;焊接接头剪切强度随保温时间的增加先增加后减小,最大值达到45.2 MPa;金属间化合物显微硬度高于两侧Mg合金和Cu箔;随着保温时间的增加,金属间化合物层厚度增加。     

Mg/Al异种材料扩散焊界面组织结构及力学性能

Mg/Al扩散焊接头界面区由铝板侧过渡层(Mg2Al3相)、中间扩散层(MgAl相)、镁板侧过渡层(Mg3Al2相)组成.SEM观察分析表明,在界面铝板侧扩散层与中间扩散层之间存在一定的扩散空洞,不利于获得接头性能优良的扩散焊接头.随着加热温度的升高界面抗剪强度呈现先增大再降低的趋势,当加热温度475 ℃,保温时间60 min及压力0.081 MPa时,接头可达到最大抗剪强度18.94 MPa.接头界面扩散区的显微硬度范围为260～350 HM,明显存在三个不同硬度分布区,随着加热温度的提高,扩散区的显微硬度及扩散区宽度也相应增加.     

工艺参数对Al2O3/TC4合金接头界面组织及力学性能的影响

采用Cu＋B钎料分别在钎焊温度890～970℃,保温时间为10min;钎焊温度为930℃,保温时间0～30min条件下,钎焊A120,陶瓷与TCA合金．利用SEM,EDS和压剪试验研究接头界面组织及力学性能．结果表明,随钎焊温度升高或保温时间的延长,Ti2（Cu,Al）2O层增厚,紧邻其侧生成连续并增厚的Ti2（Cu,Al）,Ti2（Cu,Al）含量增加;Ti＋Ti2（Cu,Al）含量增加,尺寸变大,分布范围逐渐变宽并向TC4合金侧迁移,TCA合金侧过共析组织区变宽．钎焊温度低于950℃时,TiB晶须主要分布在Ti2Cu晶界处的AlCu2Ti上;当钎焊温度高于950℃时,AlCu2Ti相逐渐消失,TiB晶须主要分布于Ti2Cu上．当保温时间为10min,钎焊温度为950℃时,接头最大强度为96MPa;而当钎焊温度为930℃,保温时间为20min时,接头最大强度为83MPa．关键词：Al2O3陶瓷;TC4合金;钎焊参数;界面组织;抗剪强度     

以铜和Cu-Ti作为中间层的TiAl/GH3536扩散焊

采用铜箔和Cu-Ti合金作为中间层进行了TiAl和GH3536的扩散焊试验.以铜箔作为中间层在935℃/10 MPa/1 h参数下获得的焊缝组织以Ti（Cu,Al）2,AlCu2Ti和AlNi2Ti相为主,焊缝中存在裂纹.接头室温平均抗剪强度仅有31 MPa.以Cu-Ti合金作为中间层在935℃下采用三种不同参数进行了TiAl和GH3536的液相扩散焊试验.当加压3 MPa,保温10 min时,扩散焊缝中央还存在着宽度约5μm的残留相.保温时间延长至1 h,焊缝形成了较为均匀的分层组织,获得的接头室温抗剪强度最高,达180 MPa.增大压力至20 MPa,保温2 h获得的接头中出现AlNi2Ti相,接头平均室温抗剪强度下降至90 MPa.     

Effects of Joining Conditions on Microstructure and Mechanical Properties of C_f/Al Composites and TiAl Alloy Combustion Synthesis Joints

Cf/Al composites and TiAl alloy were joined by combustion synthesis in different joining conditions.Effects of additive Cu,joining temperature and holding time on joint microstructure and shear strength were characterized by employing DTA,SEM,EDS,XRD and shear test.Results show that the additive Cu in the Ti–Al–C interlayer could significantly decrease the reaction temperature owing to the emergence of Al–Cu eutectic liquid.Reaction degree of the interlayer was influenced by joining temperature and holding time.Due to the barrier action of formed TiAl3 layer,reaction rate of Ti and Al was determined by the atoms diffusion.The reaction between Ti and Al was more sensitive to the joining temperature rather the holding time.The joints shear strength was influenced by joining condition directly.The maximum shear strength of CS joints was 25.89 MPa at 600 °C for 30 min under 5 MPa.Interface evolution mechanism of the CS joint was analyzed based on the experimental results and phase diagram.     

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.     

铝/铜异种金属电阻热辅助超声波缝焊工艺特性

1060纯铝箔作为中间层,通过电阻热辅助超声波缝焊的方式实现1 mm厚度6061铝合金和T2紫铜异种金属焊接,分析了焊接过程中电阻热对铝/铜焊接接头焊缝成形、界面形貌、温度场以及力学性能的影响. 结果表明,采用单独超声波缝焊焊接铝/铜异种金属时,因产生的焊接能量较小,接头连接界面处仅局部区域位置形成连接,接头拉剪强度为45 MPa. 但在电阻热辅助超声波缝焊过程中,电阻热的加入能够有效预热工件,令待焊材料表面发生软化,在高频振动作用下,接头连接界面处形成有效连接. 同时,引入电阻热提高了铝/铜界面处温度,由单独超声波缝焊的140 ℃增加至190 ℃,界面处原子扩散距离增加,获得焊接接头的拉剪强度增加至75 MPa,相对前者接头拉剪强度提高67%.     

以Ti-Zr-Cu-Ni-Fe合金为中间层的Ti3Al/TiAl瞬间液相扩散连接

采用瞬间液相扩散焊方法,以自主设计的Ti-Zr-Cu-Ni-Fe系新型合金作为中间层,实现了Ti₃Al基合金与TiAl异种材料之间的连接.利用扫描电镜、电子探针以及X射线衍射分析等方法对接头界面微观组织和物相进行了分析.结果表明,Ti₃Al/TiAl接头主要由富Ti相、Ti₂Al反应层、α₂-Ti₃Al相以及溶入了Al元素的残余中间层组成;随着焊接温度的升高,中间层与母材的溶解与扩散变得更加强烈,使得Ti₂Al反应层厚度增加,残余中间层的数量减少.抗剪测试结果显示,焊接接温度在880~1010℃范围内时,提高焊接温度有利于接头强度的提高;接头在室温下的最大抗剪强度达到502 MPa,在500℃下为196 MPa.     

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.     

Transient liquid phase (TLP) brazing of Mg–AZ31 and Ti–6Al–4V using Ni and Cu sandwich foils

Transient liquid phase (TLP) brazing of Mg–AZ31 alloy and Ti–6Al–4V alloy was performed using double Ni and Cu sandwich foils. Two configurations were tested; first, Mg–AZ31/Cu–Ni/Ti–6Al–4V and second, Mg–AZ31/Ni–Cu/Ti–6Al–4V. The effect of set-up configuration of the foils on microstructural developments, mechanical properties and mechanism of joint formation was examined. The results showed that different reaction layers formed inside the joint region depending on the configuration chosen. The formation of ? phase (Mg), ρ (CuMg₂), δ (Mg₂Ni) and Mg₃AlNi₂ was observed in both configurations. Maximum shear strength obtained was 57 MPa for Mg–AZ31/Ni–Cu/Ti–6Al–4V configuration and in both configurations, the increase in bonding time resulted in a decrease in joint strength to 13 MPa. The mechanism of joint formation includes three stages; solid state diffusion, dissolution and widening of the joint, and isothermal solidification.     

金刚石/铜复合材料与氧化铝陶瓷的Ag-Cu-Ti活性钎焊(英文)

金刚石/铜复合材料具有低膨胀系数和高热导率等优异性能,使其成为一种理想的电子封装材料。采用97%(72Ag-28Cu)-3%Ti活性钎料对金刚石/铜复合材料和氧化铝陶瓷进行钎焊。发现活性钎料在氧化铝陶瓷和金刚石薄膜表面均具有良好的润湿性,在两者表面的平衡润湿角均小于5°。讨论了主要钎焊条件(如钎焊温度和保温时间等)对接头性能的影响。发现钎焊过程中Ti元素聚集在金刚石颗粒的表面形成TiC化合物,且TiC化合物的形貌与钎焊接头的剪切强度具有紧密联系。推测合适的TiC化合物层厚度可改善钎焊接头的剪切强度,而颗粒状的TiC化合物及过厚的TiC化合物层却会损害钎焊接头的性能。获得的最大剪切强度为117MPa。