采用Au基钎料真空钎焊Al2O3陶瓷

首先选用AgCuTi活性钎料在880℃/10 min参数下对A1₂O₃陶瓷表面进行金属化处理,之后尽量去除金属化层中的AgCu共晶组织,然后选用两种Au基高温钎料在980℃/10 min参数下对金属化后的A1₂O₃进行了钎焊连接.结果表明,在Al₂O₃/Au-Ni/Al₂O₃接头中靠近Al₂O₃母材的界面处生成一层薄薄的扩散反应层,该反应层主要由TiO₂和Al₂O₃组成;在Al₂O₃/Au-Cu/Al₂O₃接头中同样存在扩散反应层,与前者不同的是,接头中检测到Ti-Au相的存在.分别对Au-Ni和Au-Cu两种钎料获得的Al₂O₃接头进行了抗剪强度测试,前者对应接头强度为95.5 MPa,后者对应接头强度达到102.3 MPa.     

感应加热金刚石/镍基复合涂层微观组织与性能

采用感应加热的方式,在65Mn钢基体表面制备了金刚石质量分数为10%的复合镍基涂层,利用SEM、EPMA、XRD对钎涂接头的微观组织和相组成进行了分析,研究了感应钎涂中金刚石/钎料界面的元素扩散机制和形成机制。并利用干砂橡胶轮磨损试验机测试了涂层的耐磨性能,分析了金刚石/镍基涂层的耐磨增强机制。结果表明,钎涂层中钎料合金物相主要为Ni₄B₃、(Ni,Fe)固溶体、Ni₃Si₂、CrB;金刚石与钎料合金发生了冶金反应,金刚石/钎料合金界面的C元素分布促使金刚石表面出现了双层碳化物结构,分别为金刚石侧的Cr₃C₂和在Cr₃C₂表面生长的Cr₇C₃。金刚石复合涂层的耐磨性能显著优于钢基体,涂层60min磨损失重仅0.25g,为钢对比试样磨损失重的1/12,金刚石在磨损过程中起到了阻挡犁沟扩展的作用,涂层的失效机制为镍基合金磨损和金刚石的脱落。     

Ag-CuO-Al2O3复合钎料空气反应钎焊SOFC及服役性能

选用纳米Al₂O₃颗粒作为增强相,成功开发了Ag-CuO-Al₂O₃复合钎料,并将其应用于空气反应钎焊固体氧化物燃料电池(SOFC)组件. 对复合钎料的空气反应钎焊工艺进行研究,在1 050 ℃/30 min工艺条件下实现了SOFC电池片与铝化不锈钢连接体的无缺陷连接,分析了接头两侧界面连接特征以及纳米Al₂O₃增强相在连接过程中的演化行为. 对焊后接头进行高温服役性能测试,探究了接头组织和性能在高温氧化(空气)和还原(H₂-50H₂O-N₂)气氛中的演化规律. 结果表明,铝化不锈钢的Al₂O₃保护层对不锈钢基体起到了良好的保护作用,避免了不锈钢基体在连接以及高温服役过程中的性能衰减,在确保接头组织稳定性中发挥了关键作用. 系统分析了高温服役过程对接头气密性的影响,综合评定了Ag-CuO-Al₂O₃复合钎料空气反应钎焊SOFC组件的适用性.     

微波烧结制备MAX相–金刚石复合材料

采用三元层状导电可加工陶瓷M_n+1AX_n（简称MAX相）材料粉体和金刚石粉体为原料,通过微波烧结制备以MAX相为结合剂的金刚石复合材料,研究MAX相的种类与金刚石含量对该复合材料的物相组成与显微形貌的影响。通过高温微波烧结MAX相-金刚石复合材料,金刚石表面会形成不同的涂层组织。MAX相的种类与金刚石含量对复合材料中基体组成和金刚石的表面涂层状态有显著影响。实验结果表明:在Ti₂SnC-金刚石复合材料中,烧结后Ti₂SnC会发生严重的分解,分解生成Sn与TiC,在含量较低时,表面仍然光滑,金刚石表面黏附少量富锡圆形组织;当金刚石含量较高时,金刚石表面形成许多细小TiC颗粒。在Ti₃AlC₂-金刚石复合材料中,Ti₃AlC₂分解后生成Al与TiC,金刚石的表面受到明显的侵蚀,同时在表面形成Al₄C₃和Al₂O₃二元组织。对于Ti₃SiC₂-金刚石反应体系,基体主相均为Ti₃SiC₂。当金刚石质量分数为10%时,同时还含有少量Si、TiSi₂和SiC;当金刚石质量分数为20%时,基体中还含有少量TiC,金刚石表面形成了SiC和TiSi₂二元涂层组织。      

(NiCoCrAlYSiB+AlSiY)复合涂层热腐蚀行为的研究

采用电弧离子镀（AIP）技术在镍基单晶高温合金基体上制备了NiCoCrAlYSiB涂层（普通涂层）和（Ni-CoCrAlYSiB+AlSiY）复合涂层,研究了高温合金基体与2种涂层分别在900和700℃下的涂盐（Na₂SO₄+K₂SO₄和Na₂SO₄+NaCl）热腐蚀行为.结果表明:高温（900℃）热腐蚀条件下,基体合金表面主要生成NiO;普通涂层表面主要生成Cr₂O₃,而且涂层内部出现内氧化和内硫化现象;复合涂层表面主要生成Al₂O₃,外层出现程度较轻的内氧化,涂层表层Al含量仍然较高,维持表面Al₂O₃膜的形成和修复.低温（700℃）热腐蚀条件下,基体合金表面主要生成NiO;普通涂层表面主要生成Cr₂O₃,涂层内部出现严重的内氧化;复合涂层表面也出现了内氧化,高Cr的内层未受腐蚀,有助于提高涂层的抗腐蚀性能.     

(NiCoCrAlYSiB+AlSiY)复合涂层热腐蚀行为的研究

采用电弧离子镀（AIP）技术在镍基单晶高温合金基体上制备了NiCoCrAlYSiB涂层（普通涂层）和（Ni-COCrAlYSiB+AlSiY）复合涂层,研究了高温合金基体与2种涂层分别在900和700℃下的涂盐（Na₂SO₄+K₂SO₄和Na₂SO₄+NaCl）热腐蚀行为.结果表明:高温（900℃）热腐蚀条件下,基体合金表面主要生成NiO;普通涂层表面上要生成Cr₂O₃,而且涂层内部出现内氧化和内硫化现象;复合涂层表面主要生成Al₂O₃,外层出现程度较轻的内氧化,涂层表层Al含量仍然较高,维持表面Al₂O₃膜的形成和修复.低温（700℃）热腐蚀条件下,基体合金表面主要生成NiO;普通涂层表面主要生成Cr₂O₃,涂层内部出现严重的内氧化;复合涂层表面也出现了内氧化,高Cr的内层未受腐蚀,有助于提高涂层的抗腐蚀性能.     

Al2O3陶瓷Ti+Nb/Mo金属化对其与Kovar合金钎焊连接的组织和力学性能的影响

采用磁控溅射在Al₂O₃陶瓷表面沉积了Ti+Nb/Mo金属层,实现了氧化铝陶瓷的金属化,并通过电镀镍提高了金属化效果.采用AgCu28钎料,实现了金属化Al₂O₃陶瓷与Kovar合金的可靠连接.通过扫描电子显微镜和能谱观察了钎缝的微观组织.结果表明,钎料与母材发生了明显的界面反应.Cu元素扩散进入Kovar合金,同时Ni元素扩散进入钎料的富铜区,从而促进AgCu/Kovar连接界面的形成;金属化层在Al₂O₃/AgCu钎料界面处,起到了关键作用,其中铌可以抑制脆性化合物形成,缓解残余应力.金属化层镀镍后,钎缝中AgCu共晶区明显,且钎缝较宽,对提高镀镍试样的钎焊接头强度有一定作用.     

Al2O3-13%TiO2绝缘防护复合涂层组织及电偶腐蚀性能

目的 研究等离子喷涂的Al₂O₃-13%TiO₂涂层和封孔处理后的Al₂O₃-13%TiO₂复合涂层对TC4-H70异种金属电偶对的腐蚀防护效果。方法 采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪对涂层的物相组成、组织形貌、元素分布进行表征分析,使用电化学工作站和电偶腐蚀测量仪对涂层及对比试样的耐蚀性能进行分析研究。结果 等离子喷涂的Al₂O₃-13%TiO₂涂层由α-Al₂O₃和γ-Al₂O₃两相组成,以γ-Al₂O₃相为主。Al₂O₃-13%TiO₂涂层中存在微孔与微裂纹等缺陷,腐蚀介质易渗入,因此Al₂O₃-13%TiO₂涂层的耐蚀性较...     

一种可内生Al2O3扩散障的δ-Ni2Al3-Cr2O3/ Ni-Cr2O3涂层体系

通过对Ni-Cr₂O₃复合镀层620 ℃部分渗铝制备了δ-Ni₂Al₃-Cr₂O₃/Ni-Cr₂O₃涂层体系。Cr₂O₃颗粒在渗铝的过程中和Al反应生成更为稳定的Al₂O₃。1000 ℃恒温氧化20 h后发现,铝化物涂层和复合镀层内掺杂的Cr₂O₃颗粒完全转化为Al₂O₃,并在铝化物涂层/Ni镀层界面自发形成了一层Al₂O₃富集层,该富集层起扩散障作用,阻碍铝化物涂层因互扩散所致的退化。     

WC和Al2O3对氩弧熔覆FeAlCoCrCuTi0.4高熵合金涂层组织和耐冲蚀性能影响

利用氩弧熔覆技术制备了FeAlCoCrCuTi_0.4,WC/Al₂O₃-FeAlCoCrCuTi_0.4高熵合金涂层,并通过XRD,SEM,EDS,硬度测试和冲蚀磨损测试等方法,探究了WC和Al₂O₃的添加对FeAlCoCrCuTi_0.4高熵合金涂层显微组织和性能的影响.结果表明,通过氩弧熔覆技术所制备的合金涂层表面成形性良好,无孔洞、裂纹等缺陷产生,与基体呈高强度冶金结合.WC和Al₂O₃的添加对涂层稀释率的降低有显著作用.三种涂层都是主要由Bcc相（Fe-Cr固溶体）构成,晶粒以胞状树枝晶形式存在.添加WC后,晶粒细化明显,在各种强化作用下涂层硬度为685.8 HV.且WC和Al₂O₃的添加显著提高了涂层耐冲蚀磨损性能,耐磨性几乎可以达到FeAlCoCrCuTi_0.4高熵合金涂层的2倍.     

表面活化Al2O3陶瓷与5005铝合金真空钎焊

采用Al-Si钎料对经过Ag-Cu-Ti粉末活性金属化处理的Al₂O₃陶瓷与5005铝合金进行了真空钎焊,研究了钎焊接头的典型界面组织,分析了钎焊温度对接头界面结构特征及力学性能的影响. 结果表明,接头典型界面结构为5005铝合金/α-Al+θ-Al₂Cu+ξ-Ag₂Al/ξ-Ag₂Al+θ-Al₂Cu+Al₃Ti/Ti₃Cu₃O/Al₂O₃陶瓷. 钎焊过程中,Al-Si钎料与活性元素Ti及铝合金母材发生冶金反应,实现对两侧母材的连接. 随着钎焊温度的升高,陶瓷侧Ti₃Cu₃O活化反应层的厚度逐渐变薄,溶解进钎缝中的Ag和Cu与Al反应加剧,生成ξ-Ag₂Al+θ-Al₂Cu金属间化合物的数量增多,铝合金的晶间渗入明显;随钎焊温度的升高,接头抗剪强度先增加后降低,当钎焊温度为610 ℃时,接头强度最高达到15 MPa.     

感应钎涂金刚石/镍基合金复合涂层的性能

以45钢为基体,采用感应钎涂工艺在其表面制备金刚石/镍基合金复合涂层,通过洛氏硬度计、磨粒磨损试验机对涂层进行硬度和耐磨性测试,采用超景深显微镜、扫描电子显微镜对涂层、钎料和金刚石形貌进行观察,采用EDS对金刚石表面微区进行成分分析,初步研究了复合涂层的微观形貌、磨损规律及机制. 结果表明,金刚石颗粒在镍基合金复合涂层中弥散分布,与钎料合金实现了良好的冶金结合. 随着金刚石含量增加,可显著提高复合涂层的硬度及耐磨性. 当金刚石质量分数为20%时,涂层的宏观硬度达到63 HRC,较纯钎料涂层提高1.5倍;在相同的磨损试验条件下,纯钎料涂层的磨损失重为0.335 4 g,金刚石含量为20%的复合涂层磨损失重为0.097 9 g,仅为纯钎料涂层的29.2%.     

Ni-P镀层对Cu/Al钎焊界面结构及性能的影响机制

为了研究Ni-P镀层对Cu/Al异种金属钎焊界面反应的影响,首次采用Zn98Al和BAl67Cu Si两种钎料对含/不含Ni-P镀层的T2紫铜与3003铝合金进行了高频钎焊,获得4种不同的钎焊接头,分别对接头Cu侧界面结构、抗剪强度、断口形貌、显微硬度及弯曲形貌进行了系统研究,并与无镀层接头进行对比.结果表明,T2表面镀覆Ni-P后,Cu/Zn98Al/Al接头中Cu基体/钎缝界面结构由扩散层+8.8μm厚的Cu_3.2Zn_4.2Al_0.7化合物转变为1.5μm厚的Al₃Ni化合物,而Cu/BAl67CuSi/Al接头中Cu基体/钎缝界面结构由扩散层+15μm厚CuAl₂转变为1.8μm厚Cu₃NiAl₆;与无镀层接头相比,镀覆Ni-P后,Cu/Zn98Al/Al接头强度略有上升,Cu/BAl67CuSi/Al接头强度略有下降,但两种接头的韧性均明显增强,力学性能试验结果与接头Cu侧界面微观组织转变规律相符.最后建立了Cu/Al接头的界...     

Brazing diamond grits onto a steel substrate using copper alloys as the filler metals

Surface-set diamond tools were fabricated by an active metal brazing process, using bronze (Cu-8.9Sn) powder and 316L stainless steel powder mixed to various ratios as the braze filler metals. The diamond grits were brazed onto a steel substrate at 1050 °C for 30 min in a dry hydrogen atmosphere. After brazing practice, an intermediate layer rich in chromium formed between the braze filler metal and diamond. A braze filler metal composed of 70 wt % bronze powder and 30 wt % stainless steel powder was found to be optimum in that the diamond grits were strongly impregnated in the filler metal by both mechanical and chemical types of holding. The diamond tools thus fabricated performed better than conventional nickel-plated diamond tools. In service, the braze filler metal wore at almost the same rate as the diamond grits, and no pullout of diamond grits or peeling of the filler metal layer took place.     

Ga2O3对Ag30CuZnSn药芯银钎料钎缝组织及钎焊接头性能的影响

向Ag30CuZnSn药芯银钎料药粉中添加Ga₂O₃,研究了Ga₂O₃对Ag30CuZnSn药芯银钎料钎缝组织的影响及钎焊接头性能的影响. 结果表明,微量Ga₂O₃可以显著提高Ag30CuZnSn药芯银钎料的润湿铺展性能且可以减少药芯中钎剂的添加量. Ga₂O₃添加量为0.4%（质量分数）时,钎料润湿铺展性能和钎焊接头抗剪切强度达到最佳值. 这是因为Ga₂O₃属于表面活性物质,可以显著降低熔融钎料和母材之间的界面张力,从而提高了钎剂粉末的去膜效果,进而提高银钎料的润湿铺展性能. 药芯银钎料基体及钎缝组织主要由以CuZn相为主的固溶体、银基固溶体和铜基固溶体构成. 火焰钎焊时,添加0.4%Ga₂O₃（质量分数）时作用效果最佳,钎缝组织的细化与钎着率的提高(钎着率提高至95%以上)使得钎焊接头抗剪强度提高了11%以上,钎焊接头断口组织的形貌证明了上述结果.     

激光重熔对Al2O3-40% TiO2等离子喷涂层耐冲蚀性能的影响

利用等离子喷涂方法制备Al₂O₃-40% TiO₂涂层,对涂层进行激光重熔处理.分别对等离子喷涂层和激光重熔涂层进行耐冲蚀磨损性能试验,研究了激光重熔对Al₂O₃-40% TiO₂等离子喷涂层耐冲蚀性能的影响.结果表明,激光重熔消除了Al₂O₃-40% TiO₂等离子喷涂层的层状结构,使得等离子喷涂层中γ-Al₂O₃转变为α-Al₂O₃,形成了α-Al₂O₃+TiAl₂O₅稳定结构.激光重熔后的涂层组织致密均匀、硬度高,具有冶金结合特征,使得耐冲蚀性能得到极大提高,其磨损特征为冲蚀粒子冲击作用下产生的裂纹、破碎与块状剥落.     

直流电热冲击辅助多组分氧化物钎焊SiC陶瓷的工艺及性能

开发了一种直流电热冲击辅助高温钎焊新技术,成功实现了18.77Gd₂O₃?4.83Y₂O₃?28.22TiO₂?8.75ZrO₂?39.43Al₂O₃多组分氧化物钎料与SiC陶瓷母材之间的钎焊连接. 加热元件采用碳纤维编织体,在20 A直流电流及800 W截断功率下,实现了最佳剪切强度为136.27 MPa的SiC钎焊接头. 多组分氧化物钎料中Al₂O₃及TiO₂组分对实现良好的SiC陶瓷钎焊接头至关重要,其中TiO₂组分与SiC在高温下发生反应从而在界面处生成厚度约为10 μm的富Ti界面反应层,Al₂O₃相向母材中渗入而形成的枝状通道起到钉扎效果,有利于提升钎焊接头整体强度. 热输入过大时,SiC母材严重分解,大量C元素向钎缝区扩散,导致钎缝区出现明显裂纹缺陷,剪切强度降低至约60 MPa,断裂完全发生于钎缝区.