自钎剂铝钎料的研制与应用前景

简述了铝及其合金的钎焊工艺方法，分析了各种铝钎焊方法存在的问题，提出了用自钎剂铝钎料钎焊铝及其合金的新方法，介绍了自钎剂铝钎料的几种制造方法。简要讨论了自钎剂铝钎料的钎焊工艺特点：铺展性、填缝性、润湿性。实践证明用自钎剂铝钎料钎焊的接头抗腐蚀性和力学性能均优于钎料－钎剂法。根据工程试用情况预见了自钎剂铝钎料的发展方向和应用前景。     

两种钎料大间隙钎焊K465合金接头组织及性能

采用预填镍基合金粉的方法,分别采用一种钴基钎料和一种镍基钎料对K465镍基铸造高温合金进行了大间隙钎焊试验。结果表明,这两种钎料均能实现K465合金的大间隙钎焊。钴基钎料钎焊接头微观组织主要包括镍基合金粉颗粒、粉颗粒间Ni-Co基固溶体以及固溶体上分布着的灰色块状相M23(C,B)6和白色块状相M3B2。镍基钎料钎焊接头微观组织包括镍基合金粉颗粒、粉颗粒间Ni-Cr基固溶体以及分布在颗粒上和颗粒间的白色物相M3B2。钴基钎料钎焊接头900℃平均抗拉强度520 MPa,高于镍基钎料钎焊接头的488 MPa,两者均超过了母材强度的50%。     

铝用氟化物钎剂的研究

探讨了各种重金属氟化物对铝用氟化物钎剂的钎料铺展性和填缝性的影响、加入氟化锌的KF—AIF_3钎剂具有良好的钎焊工艺性能,从而开发了一种新钎剂.     

纳米颗粒复合钎料搅拌辅助低温钎焊接头力学性能

采用搅拌辅助低温（半固态区间）钎焊技术,成功制备了低银钎料和纳米复合钎料钎焊接头。研究表明,在低银钎料中加入纳米Ni颗粒,能提高钎料的润湿性和填缝能力,Ni与Cu6Sn5生成孔洞状的化合物(CuxNi1-x)6Sn5及低温搅拌形成的微孔成为界面原子的扩散通道,使其界面IMC厚度都明显高于相同工艺下低银钎料钎焊接头。添加纳米颗粒后,钎料的抗拉强度较基体提高了15.7%,剪切强度较基体提高了22.9%,钎料及其接头由脆断向韧性断裂转变。在钎剂辅助基础上施加搅拌,其复合钎料接头抗拉强度和剪切强度分别较基体钎料的接头提高了32%和24%,相当甚至优于复合钎料本身的抗拉强度和剪切强度     

Fe粉对Sn-3Ag-0.5Cu复合钎料组织及性能的影响

通过在钎料中添加Fe粉颗粒,研究其对Sn-3Ag-0.5Cu复合无铅钎料的黏度、熔点、钎焊接头界面微观组织、与Cu基板之间的润湿性及焊点力学性能的影响。结果表明:微米级Fe粉的添加增加了复合钎料焊膏单位体积内焊粉的接触面积,使得焊膏内摩擦力增大,导致复合钎料焊膏的黏度增加;微米级Fe粉的添加对Sn-3Ag-0.5Cu钎料的熔化特性没有显著影响;钎焊时,由于重力偏聚及界面吸附作用,Fe粉颗粒集中沉积于Sn-3Ag-0.5Cu-Fe/Cu钎焊接头界面处靠近钎料一侧,由于增大液态钎料黏度而导致钎料与Cu板间的润湿性降低;与Sn-3Ag-0.5Cu/Cu相比,Sn-3Ag-0.5Cu-Fe/Cu界面处钎料一侧粗大的β-Sn枝晶区消失,取而代之的是细小的等轴晶。Sn-3Ag-0.5Cu-1%Fe/Cu的剪切强度为46 MPa,比Sn-3Ag-0.5Cu/Cu剪切强度提高39%;靠近界面金属间化合物处钎料基体的显微硬度提高约25%。     

高强度低熔点铜基钎料的研制

研制一种用于低碳钢钎焊的高强度铜基钎料,试验确定了钎料的成分为Cu-33Mn-8Ni-5Sn-1Zn-0.2Si-0.1La,并对其钎焊工艺性能、接头组织及力学性能进行了研究。结果表明,该钎料冶金特性优异,界面结合致密,焊后表面光滑。性能测试表明,此钎料具有良好的铺展性、填缝性,钎焊接头强度高,并且熔点相对较低,可以用于碳钢钎焊。     

高性能铝硅膏的研制及性能测试

主要对组成铝焊膏的钎料、钎剂以及载体进行了研究,并制备出适合于铝-铝、铝-铝合金、铝-不锈钢焊接用的高性能铝硅膏。该铝硅膏具有加料方便、准确,钎焊性能优良且环保的特点。     

复合钎料的特点及研究现状

为缓解钎焊接头的列余应力，人们提出了在普通钎料中加入一定体积比的作为增强相的各种形态的高温合金、碳纤维及陶瓷颗粒等形成复合钎料方法。该钎料不仅具有较好的填缝能力，同时获得的钎缝接头具有良好的高温强度和抗冲击性能，复合钎料钎焊方法是一种很有潜力的钎焊陶瓷与金属的方法。     

焊膏用球形粉状铜基钎料的研制

致力于研制一种适用于配制焊膏用的球形粉状中温铜基钎料,钎料以Cu-P为基体,添加适量的合金元素改善钎料综合性能.钎料的制备是采用具有快速凝固特点的气雾化制粉技术,粉末成分组织均匀、粉末粒度可调.该钎料的钎焊工艺性能可靠,焊接质量优良.     

电机转子钎料无镉化替代研究

针对某型机车电机转子端环与导条钎焊用含镉钎料BAg40CuZnCdNi因列入限用禁用物质目录,急需替代为无镉钎料的问题,采用无镉钎料BAg55ZnCuSn和钎剂SAXONIA Braze Tec h Paste-Type-FH10与原含镉钎料和钎剂QJ102进行对比验证。运用化学分析法对验证用钎料进行化学成分分析,DSC熔化温度测试仪（温升曲线法）进行钎料熔化范围分析,高温润湿炉进行钎剂流铺性和钎料润湿性分析,确定了无镉钎料与钎剂的最优组合。转子工艺模卡验证结果表明,电机转子模卡端环与导条钎焊接头拉伸断裂于导条热影响区,力学性能合格,无镉钎料BAg55ZnCuSn和钎剂SAXONIA Braze Tec h Paste-Type-FH10可以用于该型机车电机转子无镉化替代。     

Ti—30Ni钎缝的界面反应及金相观察

研究了钛在真空钎焊过程中钎焊温度,保温时间及装配间泽界面反应程度的影响。钎焊过程中钎料组元镍和基体金属钛之间存在着明显的相互扩散过程,即基体金属钛向钎料的溶解和钎料组元镍向基体钛的扩散。镍向钛基体扩散的结果形成了一个明显的扩散层,镍在扩散层内主要以Ｔ２Ｎｉ化合物形式存在,并且存在较大的晶间渗入倾向。     

Ag-Cu-Sn-In中温焊膏的性能与初步应用试验

采用氮气雾化法将Ag-22.4Cu-15Sn-5In焊料制成粉体,利用丙烯酸酯类化合物为载体将其调配成膏状焊料。应用试验表明,所配制的新型焊膏易于涂布,焊接性能良好,焊后残渣少,无需再清洗。该新型焊膏能进行可伐与钨铜、可伐与陶瓷等材料的焊接,有着广阔的应用前景。钎焊界面分析发现,钎料主要是由富Ag相,少量Cu7In4相、Cu39Sn11相以及Cu3Sn相组成。在钎焊过程中,镍基板上的镍与钎料中的元素铜存在元素扩散,这对改善钎料与基体之间的结合状况是有益的。     

耐腐蚀性镍基箔带钎料钎焊不锈钢接头性能

采用新型耐腐蚀性镍基箔带钎料BNi685对316L不锈钢进行真空钎焊,研究了钎焊间隙对钎缝组织及力学性能的影响,对比了新型BNi685钎料钎焊接头与商用BNi2钎料,BNi685膏状钎焊接头的耐腐蚀性. 结果表明,随着钎焊间隙的增加,钎焊接头的抗拉强度逐渐降低,钎缝中心的显微硬度增加. 钎焊间隙为50 μm时,接头平均抗拉强度为244 MPa,钎缝组织主要由Ni_2.9Cr_0.7Fe_0.36,CrNiP,Cr₃P,Ni₅Cr₃Si相组成. 随着钎焊间隙增加,钎缝中心的CrNiP,Cr₃,Ni₅Cr₃Si相增多,Ni_2.9Cr_0.7Fe_0.36相减少. BNi685钎料钎焊接头的耐腐蚀性优于BNi2和BNi685膏状钎料钎焊接头,在EGR冷却器制造领域具有较大的应用潜力.     

钎焊时间对排锯性能的影响

采用CT643钎料、高频钎焊工艺对排锯进行焊接试验,研究钎焊时间对排锯性能的影响。用万能力学试验机、电子显微镜测试钎焊接头的剪切强度和组织形貌,体式显微镜测量钢基侧钎料的钎着面积,金相显微镜、洛氏硬度计对比分析热影响区的组织和硬度变化。结果表明:钎焊时间延长,热影响区接头的剪切强度逐渐降低、组织的晶粒长大并形成回火屈氏体,且钢基体钎料的钎着面积逐渐降低,热影响区尺寸增大、硬度降低;当钎焊时间为1.8 s时,CT643钎料渗入钢基体约90 μm,钢基体向钎料界面扩散反应形成高度约10 μm的竹笋状突起。      

钎焊工艺对Ni-14Cr-10P-x Ti钎料连接C/C复合材料组织和性能的影响

用真空熔炼、惰性气体雾化的方法制备Ni-14Cr-10P金属粉末,再加入Ti粉和高分子聚合物高速搅拌分散制备了Ni-14Cr-10P-x Ti膏状活性钎料。用制备的焊膏在真空钎焊炉中钎焊C/C复合材料,然后测试了钎焊接头的抗剪切强度,采用SEM、EDS、XRD等方法对接头微观组织进行了分析。结果表明,在钎焊温度1000℃,保温时间30min时,接头获得了最高的抗剪切强度,然后随着钎焊温度的上升、保温时间延长,钎焊接头强度下降;添加Ti元素加快了钎焊强度随温度和保温时间的增加而下降的速度,结合微观组织结构,对Ti元素加入后钎焊强度随温度和保温时间增加而下降更为迅速的原因进行了分析。     

添加元素Sn,Cu对Zn-Al钎料组织性能的影响

向Zn-10Al基体中添加元素Cu,采用真空炉VF-1600M、金相显微镜、岛津AG-125KN精密万能材料试验机等,研究了Cu元素对Zn-Al钎料合金的熔化特性、润湿性能、金相组织以及力学性能的影响。结果表明,随着Cu元素的增加,钎料的熔点呈先下降后上升的趋势,在铜添加量为4%(质量分数)时,熔点最低;在铜添加量为5%时,润湿性能优良,钎料晶粒最细小,抗拉强度最好;当铜添加量继续增大时,其润湿性能下降,钎料晶粒变大,抗拉强度降低。其次研究了Sn元素的添加量对Zn-10Al-5Cu钎料性能的影响。结果表明,当Sn添加量达到3%时,其抗拉强度良好,钎料的熔化温度降低,在Cu上的润湿性能良好。当锡添加量进一步增加时,钎料合金的的润湿性能降低,基本不铺展。试验得到的Zn-10Al-5Cu-3Sn为性能较为优良的铝/铜钎焊用钎料。     

氧含量对银基粉状钎料润湿性及钎缝力学性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜等分析手段对退火不同时间后的银基粉状钎料进行研究.结果表明,随着氧含量增加,钎料合金的固相线温度不断升高,氧含量为0.6047%的钎料固相线温度比铸态的提高了近56℃;随着氧含量的增加,钎料表层覆盖了大量的氧化物,使钎料和基体之间不能进行良好的润湿,润湿性明显下降;当氧含量增加到0.02%左右时,钎料抗拉强度略有降低,继续增加氧含量,抗拉强度下降速率开始增加,当氧含量增加到0.03%以上时,强度急速下降,由最初的300 MPa左右降低到了170 MPa左右;焊接接头组织中出现夹杂物,而且夹杂物的尺寸随着氧含量的增加不断增大,钎着率降低.     

快速凝固Al-Si基粉末钎料的研制

设计了系列铝硅基合金钎料，采用超音速气体雾化技术制备了钎料粉末。系统地研究了快凝钎料微观组织和焊接性能，优化出一种具有较高综合性能的钎料合金Al-10Si-5Cu-5Zn-0、3RE。研究表明：Al-10Si-5Cu-5Zn-0．3RE快凝粉末钎料的平均直径为0、11mm，组织细小，焊接强度达到了95．8MPa。Zn元素使快凝钎料的熔点显著降低，稀土元素明显改善钎料的润湿性。     

INTERACTION BETWEEN A1-Si FILLER METAL AND BASE METAL FOR ALUMINUM BRAZING

本文研究了在钎焊温度下保温时,Al-Si共晶钎料与母材的相互作用。试验指出:在钎焊温度下保温,钎缝中钎料与母材的相互作用主要是母材向钎料中的溶解,而未观察到钎料沿晶界向母材扩散的现象。     

Al/45钢高频感应钎焊焊料的研制

通过对Al/45钢焊料中钎料和钎剂理论要求的研究,选择出有利于钎焊的钎料合金体系、钎剂及粘结剂;然后通过润湿性和溶蚀性试验对不同配比焊料性能作出分析,研制出最有利于Al/45钢高频感应钎焊的一种焊料,试验结果表明:用此种焊料进行的Al/45钢高频感应钎焊,其钎焊结合面钎料润湿效果良好,界面没有发现裂纹等微观缺陷,显微组织大多为等轴晶,可形成牢固的Al/45钢焊接接头.