TiNiB复合钎料钎焊Ti2AlNb基合金接头微观组织及性能

采用Ti-66Ni(质量分数,%)+B的复合钎料对Ti_2AlNb基合金进行钎焊连接,研究了钎焊接头的界面组织与形成机制,分析了钎焊温度与B含量对接头组织与性能的影响。结果表明:钎焊接头的典型界面组织为:Ti_2AlNb/B2/B2+Nb_3Al+τ_3+TiB/τ_3+Ti_2Ni/B2+Nb_3Al+τ_3+TiB/B2/Ti_2AlNb;B含量为10vol%时,当钎焊温度升高至1200℃时,有连续的τ_3相生成,导致接头性能下降;B元素的加入影响界面中Ti_2Ni的形核与Nb_3Al的长大过程,B含量为10vol%时,接头中生成的TiB存在于Nb_3Al相边缘,抑制晶粒长大,继续增加B含量,接头中生成的TiB弥散分布于界面中,反应层增厚,Nb_3Al相尺寸增大。当B含量为10vol%,钎焊温度为1180℃,保温10min时,接头的抗剪强度最大,达到245MPa。     

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.     

连接参数对Ti-22Al-25Nb合金TLP扩散连接接头性能的影响

研究了用Ti-15Cu-15Ni合金薄片TLP扩散连接O相合金Ti-22Al-25Nb.结果表明,短时间保温时接头连接区还残留了含微量Al和Nb的Ti2(Cu,Ni)与Ti(Cu,Ni)脆性组织;保温时间足够长且采用快速冷却工艺时,连接区组织为B2相,反之,慢速冷却工艺下连接区组织为基体相B2和一定量的α2,O相.与快速冷却工艺相比,慢速冷却措施可改善连接区组织和明显提高接头强度,在连接温度为990℃并保温90 min的优化工艺下,接头在室温和650℃的抗拉强度分别为1 041 MPa和659 MPa,达到原始母材强度的95%和81%.     

高铌TiAl合金钎焊接头组织和性能研究

采用Ti-28Ni(wt.%)共晶钎料在1100℃实现了高铌TiAl合金(Ti-45Al-8.5Nb-(W, B, Y) (at.%), 简称TAN)的真空钎焊连接。钎焊接头的典型界面结构为TAN/τ3-Al3Ti2Ni + B2/α2-Ti3Al layer/α2-Ti3Al + δ-Ti2Ni/α2-Ti3Al layer/τ3-Al3Ti2Ni + B2/TAN。深入研究了保温时间对钎焊接头界面组织和连接性能的影响。结果表明：Ni元素从熔融钎料向TAN母材的扩散决定了界面组织的演化,随着保温时间的延长促进了扩散层的增厚,同时导致钎缝宽度逐渐减小。接头剪切强度测试结果显示当保温时间为15分钟时,获得的最大接头室温剪切强度和高温(600℃)剪切强度分别是248.6MPa和166.4MPa。接头断口分析表明在剪切实验中裂纹主要沿着连续的金属间化合物层产生和扩展。     

TiAl/Ti/Nb/GH99扩散连接接头的界面组织结构及接头强度

采用Ti/Nb复合中间层对TiAl与镍基高温合金(GH99)进行扩散连接.采用扫描电镜、电子探针和X射线衍射等手段对连接接头的生成相及界面组织结构进行分析,采用抗剪强度测试对接头的连接强度进行评价.结果表明,GH99/Nb/Ti/TiAl的典型界面结构为GH99/(Ni,Cr)ss/Ni3Nb/Ni6Nb7/Nb/(Ti,Nb)ss/α-Ti+(Ti,Nb)ss/Ti3Al/TiAl.当连接温度为900℃,连接时间为30 min,连接压力为20 MPa时,所得接头抗剪强度最高为273.8 MPa.随着连接温度的升高,界面组织结构及反应层厚度发生变化.当连接温度T>900℃时,界面处生成对接头强度有不利影响的Ni6Nb7反应层;根据试验结果,进一步分析了各反应层的形成过程,揭示了GH99/Nb和Nb/Ti/TiAl的界面扩散反应机制.     

Ti2AlNb相合金Ti-22A1-25Nb的TLP扩散连接

以Ti-15Cu-15Ni合金薄带作中间层,用Gleeble 1500D热-力学模拟试验机对Ti2AlNb相合金Ti-22Al-25Nb进行TLP扩散连接.研究了连接参数对接头组织演变、元素分布、接头强度及其断裂特征的影响.结果表明,接头形成过程由5个阶段组成,Nb是接头成分均匀化的扩散主控元素.适当延长保温时间和适当提高连接温度有利于获得组织与成分均匀的高强接头.保温结束后接头快速冷却时,其连接区室温组织为B2相;而采用慢冷工艺有利于促进高温β相的相变从而改善连接区组织,室温组织为B2相基体和少量α2、D相.连接温度和保温时间分别为990℃和90 min且采用慢冷工艺时,接头的室温和650℃抗拉伸强度分别为1041 MPa和659 MPa,分别达到原始母材强度的95%和81%,明显高于采用快冷工艺的接头强度.     

Ti_2AlNb相合金Ti-22Al-25Nb的TLP扩散连接

以Ti-15Cu-15Ni合金薄带作中间层,用Gleeble 1500D热-力学模拟试验机对Ti2AlNb相合金Ti-22Al-25Nb进行TLP扩散连接。研究了连接参数对接头组织演变、元素分布、接头强度及其断裂特征的影响。结果表明,接头形成过程由5个阶段组成,Nb是接头成分均匀化的扩散主控元素。适当延长保温时间和适当提高连接温度有利于获得组织与成分均匀的高强接头。保温结束后接头快速冷却时,其连接区室温组织为B2相;而采用慢冷工艺有利于促进高温β相的相变从而改善连接区组织,室温组织为B2相基体和少量α2、O相。连接温度和保温时间分别为990℃和90min且采用慢冷工艺时,接头的室温和650℃抗拉伸强度分别为1041MPa和659MPa,分别达到原始母材强度的95％和81％,明显高于采用快冷工艺的接头强度。     

高铌TiAl合金钎焊接头组织和性能研究（英文）

采用Ti-28Ni(质量分数,%)共晶钎料在1100℃实现了高铌Ti Al合金(Ti-45Al-8.5Nb-(W,B,Y)(at%),TAN)的真空钎焊连接。钎焊接头的典型界面结构为TAN/τ_3-Al_3Ti_2Ni+B2/α_2-Ti_3Al layer/α_2-Ti_3Al+δ-Ti_2Ni/α_2-Ti_3Al layer/τ_3-Al_3Ti_2Ni+B2/TAN。深入研究了保温时间对钎焊接头界面组织和连接性能的影响。结果表明:Ni元素从熔融钎料向TAN母材的扩散决定了界面组织的演化,随着保温时间的延长促进了扩散层的增厚,同时导致钎缝宽度逐渐减小。接头剪切强度测试结果显示,当保温时间为15 min时,获得的最大接头室温剪切强度和高温(600℃)剪切强度分别是248.6和166.4 MPa。接头断口分析表明在剪切试验中裂纹主要沿着连续的金属间化合物层产生和扩展。     

TiAl/Ni基合金反应钎焊接头的微观组织及剪切强度(英文)

以Ti为中间层,对TiAl基金属间化合物与Ni基高温合金进行反应钎焊连接,研究反应钎焊接头的界面微观结构及剪切强度。通过实验发现,熔融中间层与两侧母材反应剧烈,生成连续的界面反应层。典型的界面微观结构为GH99/(Ni,Cr)ss(γ)/TiNi(β2)+TiNi2Al(τ4)+Ti2Ni(δ)/δ+Ti3Al(α2)+Al3NiTi2(τ3)/α2+τ3/TiAl。当钎焊温度为1000°C,保温时间10min时,所得接头的剪切强度最高为258MPa。进一步升高钎焊温度或延长保温时间,会引起钎缝组织中组成相粗化和脆性金属间化合物层的生成,从而导致接头剪切强度的降低。     

Al_2O_3陶瓷与5A05铝合金的间接钎焊工艺

利用Al-Si-Mg钎料和自制工艺罩内置Mg粉方法,实现化学镀镍Al2O3陶瓷与5A05铝合金的真空钎焊连接,并分析保温时间及连接温度对接头界面结构和抗剪强度的影响。结果表明:连接温度570℃,保温时间15min为最佳工艺参数,此时接头界面结构为Al2O3/Ni(Ⅰ区)/Al3Ni2(Ⅱ区)/Al3Ni+Mg2Si(Ⅲ区)/α(Al)+Mg2Si(Ⅳ区)/5A05,接头的抗剪强度为25MPa。随着保温时间的延长,Ni层变薄,Al3Ni2组织的变化不大,Al3Ni+Mg2Si组织逐渐变宽,且呈分散趋势;当保温时间延长到50min时,Al3Ni+Mg2Si完全变成零乱的形状、大小不一的块状分布,且靠近5A05侧的Mg2Si消失。连接温度对界面组织结构的影响与保温时间的影响相似,接头断裂形式为脆性断裂。当接头的强度较低时,断裂发生在铝合金侧的α(Al)+Mg2Si附近;当接头的强度较高时,断裂发生在镀Ni层+界面区(Ⅱ区与Ⅲ区)。     

保温时间对瞬时液相扩散连接的Ti3Al /Ti2AlNb接头微观结构及力学性能的影响

采用Ni-Ti复合箔片作为中间层,在990 ℃、低连接压力（0.1 MPa）下,通过瞬时液相（TLP）扩散连接制备了Ti₃Al/Ti₂AlNb异种合金接头。分析了保温时间（10~90 min）对Ti₃Al/Ti₂AlNb接头微观结构及力学性能的影响,并研究了TLP扩散连接接头的界面演变和形成机制。结果表明,Ti₃Al/Ti₂AlNb接头具有典型的“Ti₃Al | Al_0.5Nb_0.5Ti₃ | 残余 Ni | NiTi | NiTi₂ | 残余 Ti | Al_0.5Nb_0.5Ti₃ | Ti₂AlNb”多层梯度结构。随着保温时间的延长,接头的抗剪切强度先增大后减小,当保温时间达到60 min时,Ti₃Al/Ti₂AlNb接头的抗剪切强度最大,达到167±12 MPa。另外,接头的断裂主要发生在Ti₂AlNb/Ti附近的NiTi₂层,并向Ti层延伸,呈现出脆性断裂的特征。     

TiAl基合金与Ni基合金钎焊连接接头界面组织及性能

采用BNi2钎料实现了TiAl基合金与Ni基高温合金的钎焊。采用扫描电镜、能谱分析和X射线衍射等手段对钎焊接头的界面组织结构及生成相进行分析,并对接头的抗剪强度进行测试。结果表明,钎焊接头的典型界面结构为：GH99/(Ni)ss (γ)+Ni3B+CrB+富Ti-硼化物/TiNi2Al/TiNiAl+Ti3Al/TiAl;随着钎焊温度的升高或保温时间的延长,较多的B和Si元素扩散进入两侧母材,导致钎缝中硼化物数量减少,而TiAl/钎缝界面的TiNi2Al和TiNiAl+Ti3Al金属间化合物层厚度增加;当钎焊温度为1050 ℃,保温时间为5 min时,接头的抗剪强度达到最大为205 MPa,接头主要断裂于TiNiAl金属间化合物层。当钎焊温度升高或保温时间继续延长时,TiNiAl厚度显著增加,导致接头强度下降     

用复合中间层扩散连接钛铝基合金与镍基合金

采用Ti／Nb和Ti／Nb／Ni复合中间层扩散连接钛铝基合金与镍基合金．采用扫描电镜、电子探针等手段对接头的界面组织及断口进行分析,采用抗剪强度测试对接头的连接强度进行评价．结果表明,在连接温度为900℃,连接压力为20MPa固定的情况下,采用Ti／Nb复合中间层,在连接时间为30min时,接头抗剪强度最高为273．8MPa,接头断裂于GH99／Nb界面;采用Ni／Nb／Ti复合中间层,在连接时间为60min时,接头抗剪强度最高为314．4MPa,接头断裂于Ti／TiAl界面的Ti3Al反应层．采用Ni／Nb／Ti复合中间层所得接头强度较Nb／Ti复合中间层有较大提高,且接头的断裂位置发生变化,说明镍中间层的加入,对缓解接头应力有一定的作用．     

扩散连接Ti2AlNb/GH4169反应动力学研究

研究了Ni+Nb为中间层对Ti2AlNb与GH4169真空扩散连接反应动力学过程.结果发现:主要影响接头剪切强度的Ni6Nb7层厚度存在一个最佳值,通过最小二乘法拟合得最佳厚度为3.36 um.根据修正的有效生成热理论和有效吉布斯自由能理论均预测Ni6Nb7为Ni-Nb固-固界面反应的初生相,因此在连接过程中Ni6Nb7相的出现是不可避免的.由于Ni6Nb7的生长速度低于Ni3Nb,因此可以通过优化工艺参数来控制Ni6Nb7层的厚度来提高接头的力学性能.通过Ni6Nb7层最佳厚度和生长速率计算可得知最佳保温时间约为49.5 min,实验结果表明,连接温度1050℃,压力20MPa,保温时间为49.5 min时,Ni6Nb7厚度为3.37μm,接头剪切强度达到468.2MPa.     

Ti3SiC2陶瓷与TC4合金钎焊接头微观组织及性能

采用接触反应钎焊,以Ti/Ni/Ti为中间层,实现了Ti3SiC2陶瓷与TC4合金的连接。钎焊接头的典型界面组织为：TC4/α-Ti + β-Ti + Ti2Ni/Ti2Ni + Ti3AlC + Ti5Si3Cx + TiC/Ti3SiC2。随着钎焊温度的升高和保温时间的延长,钎缝宽度增加,Ti2Ni相含量减少。钎焊温度为980 ℃时,大量的Ti2Ni相分布于反应区;连接温度为1000 ℃时,钎焊接头抗剪强度最高,达到82 MPa,断裂主要发生在陶瓷母材处;随着钎焊温度的继续提升,在反应区和TC4合金界面处出现明显孔洞,接头力学性能显著降低。此外,分析了钎焊接头的形成机制。     

TiAl/Ti_2AlNb放电等离子扩散接头的组织性能研究

采用放电等离子扩散连接方法,对TiAl/Ti_2Al Nb合金进行了扩散连接,分析了焊接接头的显微组织和物相组成,并检测了焊接接头的拉伸强度和显微硬度。结果表明,放电等离子扩散焊可实现TiAl合金和Ti_2AlNb合金的无缺陷连接。焊接过程中Ti_2AlNb母材侧发生了O/α_2向B_2相转变,Ti_2AlNb热影响区由部分相变区、过渡区和完全相变区组成,TiAl母材侧显微形貌无明显变化,但有少量的α_2转变为α相;界面处组织由等轴的TiAl晶粒、(α+α_2)相和少Nb的B_2相构成;界面处显微硬度值最高;接头室温拉伸强度可达300 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.     

TiAl/40Cr高频感应钎焊接头的界面组织及力学性能

以Ag-Cu-Ni-Li为钎料对TiAl与40Cr进行了高频感应钎焊,研究了TiAl/40Cr钎焊接头的界面组织和力学性能.采用扫描电镜、电子探针、X射线能谱分析仪等分析了界面组织及生成相,测试了接头的抗拉强度及界面生成相的显微硬度.结果表明:钎料与2种母材发生界面生反应成Al3Ti、Ag[s,s]、Ti(CuAl) 2、Ti2Ni和TiC等多种反应相,接头界面结构Al/A为Til3Ti/Al3Ti十Ag[s,s]/Ti(CuAl)2 Ti2Ni Ag[s,s]/TiC/40Cr.在实验所选的工艺参数范围内,当连接温度θ=850℃,保温时间t=180 s时,接头的抗拉强度达到265 MPa.     

TiAl合金与镍基高温合金的扩散连接

采用钛为中间层,对TiAl合金与镍基高温合金（GH99）进了扩散连接.研究了扩散连接接头的界面结构和连接温度对界面结构及连接性能的影响,并对连接界面反应层的形成机制进行探讨.结果表明,GH99/Ti/TiAl的界面结构为：GH99/（Ni,Cr）ss/富Ti-（Ni,Cr）ss/TiNi/Ti2Ni/α-Ti＋Ti2Ni/Ti（Al）ss/TiAl＋Ti3Al/TiAl;随着连接温度的升高,各反应层厚度增加,接头的抗剪强度先增加后减小;在连接温度1 173 K,连接时间30 min,连接压力20 MPa时,抗剪强度最高为260.7 MPa.     

Ti3Al与316L不锈钢的真空钎焊工艺

采用Ag-Cu钎料对Ti_3Al与316L不锈钢进行真空钎焊连接,通过扫描电镜、能谱分析仪和X射线衍射仪分析了接头界面结构并对其形成机理进行了分析,同时,研究了钎焊温度对接头界面组织以及抗剪强度的影响。结果表明,在固定保温时间为5 min时,接头的抗剪强度先随着钎焊温度的升高而增大,当钎焊温度为800℃时,接头抗剪强度达到最大值为343 MPa,当钎焊温度进一步升高时,接头抗剪强度会呈现降低趋势。接头的典型界面结构为Ti_3Al/Al Cu_2Ti+Cu_2Ti+Cu(s,s)+Ag(s,s)+Cu Ti+Fe_2Ti/316L不锈钢。