钛合金用钛基焊料的现状及发展

钛及钛合金具有优良的比强度和耐蚀性，在航天航空及石油化工行业中起着重要作用。钎焊作为一种精密成型的焊接方法，在形状复杂和薄壁零件连接中获得广泛应用。本文介绍了钛合金用的钛基钎焊料的发展现状，重点评价了钛基钎料钎焊后组织与力学性能的关系，以及钛基钎料的高温力学性能、耐蚀性以及疲劳性能等。提出了钛基钎焊料仍存在的问题和发展方向。     

"相变-扩散钎焊(T/DB)"新工艺及其接头界面形貌

为减小相变超塑性扩散连接的循环次数,提出了一种新型焊接工艺"相变-液相扩散焊(T/DB)",即在待焊母材间预先放入液相扩散焊用的中间层,然后按传统相变超塑性扩散连接工艺施焊,但要求温度循环的峰值温度须同时大于母材的相变点与中间层的熔点.试验以低碳钢为母材,以镍基非晶箔带(BNi2)为中间层,进行了低碳钢的相变-扩散钎焊(循环3次)与液相扩散焊接(1200℃×3 min)的对比试验.结果表明相变-液相扩散焊所需温度循环次数少,接头无界面空洞,其接合线呈非平面状;而液相扩散焊接头的接合线较平直.分析认为,界面的起伏是母材的适度溶解与超塑性流变共同作用的结果;非平面状界面有利于增大金属-金属接触面积及扩散通道的面积,为获得合格接头做出了相应贡献.     

Ta涂层对CVD单晶金刚石焊接强度的影响

目的 提高金刚石的可焊性,促进金刚石与异质合金的连接。方法 采用双辉等离子体表面合金化(DGPSA)技术在CVD单晶金刚石表面沉积Ta涂层,然后利用Ag–Cu–Ti(Ti的质量分数为2%)钎料合金将Ta涂层单晶金刚石与硬质合金(WC–Co)在真空钎焊炉中进行焊接。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱仪分析Ta涂层及焊后截面的物相组成、表面微观形貌、截面微观形貌、元素分布。使用万能试验机对有Ta涂层和无Ta涂层的焊后样品进行剪切断裂试验,对焊接后样品的界面结合强度进行探究。结果 在合金化温度为850 ℃下,随着沉积时间(5、15、30、60 min)的延长,Ta涂层的厚度从0.35 μm增至7.96 μm,晶粒由纳米晶转变为柱状晶,整个涂层由沉积层Ⅰ和扩散层Ⅱ组成,且在金刚石/Ta涂层界面处生成了2种力学性能良好的金属型碳化物,即TaC和Ta2C。焊接接头的剪切强度随着Ta涂层沉积时间的延长,呈先增大后减小的趋势。结论 当沉积时间为30 min时,Ta涂层的厚度为3.47 μm,与WC–Co焊接后其剪切强度达到最大值(115.6 MPa),且大于无Ta涂层焊接样品的剪切强度(75.6 MPa),证明Ta涂层对单晶金刚石的可焊性有明显的促进作用。     

铝及铝合金钎焊技术的研究现状

综述了近年来铝及铝合金钎焊在钎焊方法、钎料及钎剂三个方面的技术发展现状，分别介绍了它们各自的发展方向。指出铝及铝合金的钎焊问题是近年来研究较多、发展较快的研究领域之一，铝及铝合金钎焊技术应用前景广阔。     

瞬间液相扩散焊与钎焊主要特点之异同

从焊接进程、凝固、氧化物的破碎、中间层与钎料的区别、接头组成、脆性相的形成与消除、压力的作用、接头强化机理等方面总结分析了瞬间液相扩散焊与钎焊的区别。强调指出了下述关键点 :(1)中间层的选取是获得两种不同焊接方法接头的首要前提 ;(2 )在钎焊中侧重点是润湿性 ,它是保证接头获得一定强度的首要前提与主要手段 ;(3 )在瞬间液相扩散焊过程中 ,除了润湿性之外 ,更为关注的是降熔元素的扩散。中间层中降熔元素向母材的持续扩散是TLP接合中液态区增宽、破碎氧化膜、等温凝固、均匀化现象的本质原因 ;降熔元素向母材的充分扩散及由此而出现的中间层成分的合理改变是TLP焊接成败的命脉     

金刚石厚膜表面金属化及其钎焊研究

本文首先使用磁控溅射法在清洁的金刚石厚膜表面溅射Ti/Cu层,利用热的浓硫酸腐蚀表层的Cu和Ti层,获得具有合金TiC层的金刚石厚膜表面,实现金刚石厚膜的表面金属化;然后利用高频感应加热方法,以Ag-Cu-Ti混合粉末作为焊料进行金刚石厚膜的钎焊实验,主要对钎焊过程中的钎焊温度、保温时间以及焊料用量等参数进行了研究。结果表明,以60℃/s的速度加热到870℃后保温15 s,焊料用量为80μg时,金刚石厚膜与硬质合金刀具之间的焊接强度可以达到125 MPa,可以满足机械加工强度要求。     

含钛钎料钎焊金刚石的微结构对比分析

采用Ag-Cu-Ti和Ti-Zr-Ni-Cu钎料分别对金刚石磨料进行钎焊，实现了金刚石与钢基体的牢固连接。采用SEM、EDS等手段对焊后试样进行测试分析，结果表明：Ag-Cu-Ti焊后金刚石表面生成少量不连续块状TiC；Ti-Zr-Ni-Cu钎料焊后生成较多的连续鹅卵石的TiC。     

Al—Si基钎料的液体轧制

利用自制的内水冷双辊急冷设备在大气中分别将Al-Si12.7和Al-Si10-Cu4-Zn7-RE由液态直接一次制成厚度为0.1～0.3mm的薄带钎料,观察了薄带的金相组织,测定了其抗拉强度和塑性指标,并与普通晶态钎料作了比较分析。     

CVD金刚石膜的钎焊界面反应层及微结构

借助扫描电镜和电子探针,分析了金刚石与Ag-Cu-Ti活性钎料界面反应层的微观组织结构、界面新生化合物的形成机理以及焊接工艺条件对界面结构的影响,建立了钎焊接头界面结构物理模型.结果表明,在一定的钎焊工艺条件下,金刚石/钎料界面存在灰色的新生化合物TiC,与TiC相邻的是蜂窝状的TiCu相;接头断裂不仅仅发生在TiC相中,有时断裂也发生在TiCu层.钎焊加热温度、保温时间、钎料层的含Ti量对CVD金刚石厚膜与硬质合金的接头结构模型有重要影响.     

含钛钎料钎焊金刚石的微结构对比分析

采用Ag-Cu-Ti和Ti-Zr-Ni-Cu钎料分别对金刚石磨料进行钎焊,实现了金刚石与钢基体的牢固连接。采用SEM、EDS等手段对焊后试样进行测试分析,结果表明:Ag-Cu-Ti焊后金刚石表面生成少量不连续块状TiC;Ti-Zr-Ni-Cu钎料焊后生成较多的连续鹅卵石的TiC。     

LY12铝合金中温钎焊技术

采用改进的KF—CsF—A1F3中温无腐蚀钎剂与Ag—A1—Cu—Zn中温钎料实现了对LYl2铝合金的中温钎焊，钎焊接头的抗剪强度可达到母材强度的80％，对接接头钎缝的抗拉强度可达到母材强度的70％，突破了”热处理强化铝合金通常不能钎焊”的传统论断。     

Ag-Cu-Ti钎焊金刚石的界面结构及热应力分析

采用Ag-Cu-Ti钎料对金刚石进行真空钎焊实验,实现了金刚石与钢基体的高强度连接.采用SEM对金刚石与钎料界面、金刚石表面碳化物形貌进行观察分析,采用EDS分析金刚石表面碳化物的成分,利用XRD对焊后金刚石磨料的进行物相分析,采用Raman光谱对焊后的金刚石是否石墨化、残余应力进行分析.结果表明:Ag-Cu-Ti钎料中的Ti元素在界面处发生偏析,并在金刚石表面生成尺寸小于1μm的块状TiC.金刚石在焊接过程的高温下没有发生石墨化.金刚石中的最大拉应力位于磨粒顶部,为60 MPa,最大压应力在底部,为120 MPa.最后在界面上形成了金刚石/TiC/钎料/钢基体的梯度结合层.     

渗钛Si3N4/Q235钎焊界面反应对接头强度的影响

说明了渗钛Ｓｉ３Ｎ４／Ｑ２３５钎焊界面反应与微观结构对接头强度的关系，并对各主要工艺因素对砂强度的影响规律进行了探讨，为渗钛陶瓷／金属钎焊规范的优化选择提供了试验及理论依据。     

合金元素对Ti-Ni-Cu系钎料性能的影响

本实验设计一系列不同成分的Ti-Ni-Cu系钎料,研究合金元素B、Si、Zr等对钎料非晶形成能力和性能的影响.结果表明:微量B、Si元素均能显著改善Ti-Ni-Cu系钎料对Si3N4陶瓷的润湿性;在相同试验条件下,添加0.2%B的Ti40Ni15Cu钎料铺展面积最大;不含zr元素的Ti-Ni-Cu系钎料合金的非晶形成能力均很差.本实验设计的Ti40Zr20Ni20CuB0.2、Ti40Zr20Ni25CuB0.2两种钎料既具有良好的润湿性,又具有良好的非晶形成能力;与Ti40Zr25Ni15Cu非晶钎料钎焊Si3N4陶瓷的接头相比,Ti40Zr20Ni20CuB0.2、Ti40Zr20Ni25CuB0.2非晶钎料钎焊Si3N4陶瓷接头的室温强度变化不大,但高温强度有明显提高.     

铝基陶瓷增强复合材料的钎焊及扩散焊

由于陶瓷增强相与金属基体合金性能的巨大差异,造成铝基陶瓷增强复合材料的焊接困难较大.在各种焊接方法中,钎焊和扩散焊是铝基陶瓷增强复合材料焊接比较常用的方法.本文研究了钎料和中间层合金与铝基复合材料的润湿机理,介绍了颗粒增强铝复合材料的超声波钎焊、真空钎焊、无夹层液相扩散焊、冲击扩散焊和瞬时液相扩散连接等焊接新工艺,对这些焊接工艺的原理与特点进行了探讨.     

影响CVD金刚石涂层工具界面结合强度的因素及改进措施

化学气相沉积法制备金刚石涂层硬质合金工具综合了金刚石与硬质合金的优异性能,广泛应用于切削难加工材料。金刚石与硬质合金基体界面结合强度是评价金刚石涂层的一个重要性能指标。本文主要介绍了影响CVD金刚石涂层工具界面结合强度的主要因素,并对如何提高其界面结合强度的方法进行了较深入的探讨,同时科学论述了金刚石涂层结构的优化设计理念,以解决金刚石涂层附着强度低、表面粗糙度高等关键技术,这对如何提高硬质合金基体与金刚石涂层之间的界面结合强度具有一定的实际指导意义。     

LY12铝合金中温钎焊技术

采用改进的KF -CsF -AlF3 中温无腐蚀钎剂与Ag -Al-Cu -Zn中温钎料实现了对LY12铝合金的中温钎焊 ,钎焊接头的抗剪强度可达到母材强度的 80 % ,对接接头钎缝的抗拉强度可达到母材强度的 70 % ,突破了“热处理强化铝合金通常不能钎焊”的传统论断。     

金刚石与Co-Si合金的固相连接

分析了金刚石复合片中金刚石颗粒与粘结剂Ｃｏ－Ｓｉ合金之间的连接行为。通过扫描电镜、电子探针及Ｘ射线衍射分析，结果表明：在一定条件下，金刚石颗粒周围有Ｓｉ元素偏聚；金刚石颗粒与结合剂之间有新生化合物ＳｉＣ存在；烧结时间是影响ＳｉＣ生成的主要因素之一。由于ＳｉＣ的存在，使金刚石工具的使用寿命得到提高。     

镍基钎料钎焊不锈钢的钎缝组织及工艺的研究

研究了常用镍基钎料BNi-2钎焊1Cr18Nj9Ti不锈钢的钎缝组织特征和相组成以及采用扩散热处理和加压钎焊工艺对钎缝组织的影响,钎缝宽度对接头性能的影响.研究结果表明,采用合适的扩散热处理和加压钎焊工艺可以有效的消除钎缝组织中的脆性化合物相,合适的钎缝宽度可以提高钎焊接头的物理性能.     

蓝宝石的Ag70.5Cu27.5Ti2合金活性封接

在845℃－860℃，6min的真空条件下，采用AgCuTi焊料封接蓝宝石与热等静压99％氧化铝，研究了AgCuTi焊料与蓝宝石界面的反应机理，同时对影响封接结合强度与气密性的因素－氧化铝的表面状况和焊接后的退火进行了分析，得出了控制焊接质量的处理方法。