Ni-P镀层厚度对Cu/Al接头界面结构与力学性能的影响

为了研究Ni-P镀层厚度对Cu/Al接头性能的影响,采用Zn98Al钎料对不同镀层厚度的T2紫铜与3003铝合金进行了钎焊,获得一系列钎焊接头,研究了钎料在镀层铜板上的铺展润湿性能,并采用光学显微镜、扫描电子显微镜对接头中Cu侧界面结构形态、化合物层厚度及种类等进行分析,进一步研究了镀层厚度对接头力学性能及断口形貌的影响。结果表明,随着镀层厚度增加,钎料在镀层铜板上的铺展面积呈先升后降的趋势,与无镀层铜板相比,当镀层厚度为5～20μm时,钎料的铺展面积由62.4 mm2增加到189.5 mm2,增加了近3倍,此时,钎料的铺展面积稳定、润湿性能较好,有助于获得优质接头;与无镀层接头相比,镀层厚度小于5μm时,接头Cu侧界面结构仍为粗大的Cu_3.2Zn_4.2Al_0.7化合物层,接头强度变化不大;当镀层厚度为5～20μm时,镀层有效阻隔了Cu,Al原子扩散,接头Cu侧界面结构转变为Ni-P镀层+较薄的Al₃Ni化合物层,同时接头抗剪强度也增加到最大值39 MPa,与无镀层接头相比提高了约21.8%;当镀层...     

铝/钢搅拌摩擦焊金属间化合物调控研究进展

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BAl67CuSi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+8.8 μm厚的Cu_3.2Zn_4.2Al_0.7化合物转变为1.5 μm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+15 μm厚CuAl₂转变为1.8 μm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接头的界面反应模型,并阐明了Ni-P镀层对Cu/Al接头界面结构和力学性能的影响机制.     

Zn-Al钎料成分对Cu/Zn-Al/Al钎焊接头界面结构及性能的影响

分别采用Zn-15Al,Zn-22Al,Zn-28Al,Zn-37Al和Zn-45Al钎料钎焊获得Cu/Al接头.利用SEM,EDS和XRD研究了Zn-Al钎料成分对Cu/Al接头中Cu母材/钎缝界面结构的影响,并系统阐述了Zn-Al钎料成分-接头界面结构-接头抗剪切强度之间的关系.研究发现,Cu/Zn-15Al/Al接头中Cu母材/钎缝界面结构为Cu/Al4.2Cu3.2Zn0.7,且Al4.2Cu3.2Zn0.7界面层较薄,其厚度为2~3μm,接头具有较高的抗剪切强度,达66.3 MPa.随着钎料中Al含量的提高,在Cu/Zn-22Al/Al接头界面处Al4.2Cu3.2Zn0.7界面层的厚度逐渐增大,甚至在Cu/Zn-28Al/Al接头的Al4.2Cu3.2Zn0.7界面层附近出现少量的Cu Al2,接头的抗剪切强度逐渐降低.当采用Al含量较高的Zn-37Al钎料钎焊Cu/Al接头时,Cu母材/钎缝界面结构转变为Cu/Al4.2Cu3.2Zn0.7/Cu Al2;脆性Cu Al2层的出现,使接头抗剪切强度大幅下降,为34.5 MPa.当采用Al含量最高的Zn-45Al钎料钎焊Cu/Al接头时,Cu母材/钎缝界面结构转变为Cu/Cu Al2,接头抗剪切强度最低,为31.6 MPa.     

铀表面Cu、Ni-P/Cu镀层研究

用循环Ar^ 轰击-磁控溅射离子镀(MSIP)和化学镀分别在U表面上沉积Cu、Ni-P/Cu，并采用俄歇电子能谱仪(SAM)、扫描透射电镜(STEM)、电化学实验，研究了其表面、剖面形貌和耐蚀性能，以及U基和镀层界面。结果表明：U上循环Ar^ 轰击-磁控溅射离子镀Cu结晶细密，界面存在较宽的原子共混区，U表面先溅射沉积Cu镀层，再化学镀非晶态Ni-P镀层，能够有效地改善镀层的结合强度。     

保温时间对Cu/Al钎焊接头界面组织和性能的影响

采用Zn -40Sn钎料通过感应钎焊实现了Cu/Al的可靠连接.研究了钎焊时间对接头界面组织和性能的影响规律.研究结果表明:随着钎焊时间的延长,母材侧反应层厚度增加,Cu,Al元素扩散加剧,金属间化合物增多.当感应电流I=12 A,钎焊时间t=15 s时,接头抗剪强度最高为45.5 MPa.接头断裂于铜侧金属间化合物层处,随着钎焊时间的延长,该处Al4.2 Cu3.2Zn0.7相增多,Cu - Zn相减少,断裂发生在二者混合区.通过合理的优化钎焊时间,在保证充分焊合的情况下尽量减少金属间化合物的含量可以获得强度较高的钎焊接头.     

Zn-Al钎料钎焊Cu/Al接头组织和性能(英文)

使用不同成分的Zn-Al钎料对铜铝异种金属进行火焰钎焊,研究其力学性能。利用光学显微镜、扫描电镜和能谱研究不同Zn-Al钎料对Cu/Al钎焊接头钎焊性、力学性能及显微组织的影响。结果表明:随着Al含量的增加,Zn-Al钎料在Cu和Al上的铺展面积逐渐增大。当钎料中Al含量为15%时,Cu/Al接头的抗剪强度达到最大值88MPa;随着组织的变化,钎缝硬度值呈现HV122到HV515不等的分布。另外,钎缝组织的成分主要为富Zn相和富Al相,但是当钎料中Al含量为2%和15%以上时,靠近Cu侧的界面处会分别形成CuZn3和Al2Cu两种完全不同的金属间化合物。研究Zn-Al钎料中铝含量对Cu/Al接头界面化合物类型的影响。     

热处理对Ni-P/纳米Al2O3复合镀层组织及耐腐蚀性能的影响

采用脉冲电沉积方法在Q235钢表面制备Ni-P/纳米Al2O3复合镀层,对复合镀层进行200～400℃的热处理.利用X射线衍射仪分析复合镀层的组织结构,用电化学极化曲线和扫描电镜(SEM)研究复合镀层在3.5%NaCl和10%H2SO4溶液中的腐蚀行为.结果表明,纳米Al2O3颗粒推迟热处理过程中复合镀层内Ni3P相的...     

化学镀Ni-P对挤压铸造固-液复合Cu/Al双合金界面的影响

为了有效增强Cu/Al双合金界面结合效果,采用化学镀镍的方法在铜合金的表面镀厚为11μm的Ni-P层,然后采用挤压铸造工艺制备了Cu/Al双合金铸件。研究表明,与无化学镀相比,采用化学镀Ni-P层的Cu/Al双合金界面无裂缝、夹渣等缺陷,界面厚度均匀,为冶金结合。界面由3个区域组成,从铜基体一侧开始依次是：Ⅰ区域主要由Ni(Cu)固溶体组成、Ⅱ区域由Ni₃P相组成、Ⅲ区域由Al₃Ni相组成;双合金界面的剪切强度显著增大,可达28.26 MPa。     

多元镀层对C/Al热压扩散界面的影响

结合热压扩散工艺和NiCuMn镀层碳纤维，研党了多元镀层时C／AI界面结合性能的影响；分析了镀层含锰量时界面反应的作用机制。采用优化的热压扩散工艺，C／Al复合材料的拉伸强度可以达到180MPa左右。     

热等静压处理对U/Al镀层界面特性的影响

    采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线结构衍射仪(XRD)及拉伸实验等方法,研究了铀(U)上磁控溅射Al镀层在480℃,2小时,60 MPa条件下热等静压(HIP)处理对界面特性以及膜基结合强度的影响.结果表明：经HIP处理后,镀层密度达到了其理论密度;镀层由柱状晶转变为致密的层状结构,在界面处Al、U元素形成了互扩散,并生成了金属间化合物UAl₂和UAl₃;膜基结合形成了冶金结合,结合强度有所增强.     

Effect of coating thickness on microstructures and mechanical properties of C/Cu/Al composites

The different copper coatings with thickness varying from 0.3 lain to 1.5 lain were deposited on carbon fibers using either eleetroless plating or electroplating method. The coated fibers were chopped and composites were fabricated with melting aluminum at 700 ℃. The effect of the copper layer on the microstructure in the system was discussed. The results show that the copper layer has fully reacted with aluminum matrix, and the intermetallic compound CuAl2 forms through SEM observation and XRD, EDX analysis. The results of tensile tests indicate that composites fabricated using carbon fibers with 0.7-1.1 lain copper coating perform best and the composites turn to more brittle as the thickness of copper coating increases. The fracture surface observation exhibits good interface bonding and ductility of the matrix alloy when the thickness of copper coating is about 0.7-1.1 μm.     

焊丝成分对铝/铜激光熔钎焊接头组织和性能的影响

通过添加Zn-Al焊丝成功实现了2A16铝合金/T2铜异种材料的激光熔钎焊连接,并采用扫描电子显微镜和能谱仪对接头的微观组织进行表征,同时,研究了Zn-2％Al,Zn-5％Al和Zn-10％Al?3种焊丝对接头成形、微观组织以及力学性能的影响.结果表明,铝/铜激光熔钎焊接头主要由CuZn相,Al2Cu相,Al4Cu9相...     

Microstructural characterization and properties of Al/Cu/steel diffusion bonded joints

We prepared Al/Cu/steel composite with a gradient structure using a vacuum hot-pressed diffusion method and investigated the Al/Cu/steel interface. The results show that a supersaturated solid solution with a thickness of about 2 um formed in the Cu/steel diffusion zone. Two kinds of intermetallic compounds, Cu₉Al₄ adjacent to the Cu side and CuAl₂ adjacent to the Al side, formed at the interface of the Al/Cu. The thickness of the intermetallic compound layer appeared to greatly affect conductivity and tensile strength. The conductivity and the tensile strength decreased from 36.9 MS/m to 24.2 MS/m, and from 70.9MPa to 40.7MPa, respectively, while the thickness increased from 3.5 um to 23 um. The fractures occurred between a supersaturated solid solution (Al in Cu) and Cu₉Al₄, or between Cu₉Al₄ and CuAl₂.     

Cu的添加对Zn-85Al钎料及Cu/Al钎焊接头性能的影响

利用不同Cu含量的Zn-85Al钎料对Cu/Al进行了火焰钎焊,采用DTA、箱式电炉、金相显微镜和万能拉伸试验机,研究了Cu对Zn-85Al钎料的熔化特性、铺展性能、显微组织、力学性能和Cu/Al接头抗拉强度的影响.试验结果表明,Zn-5Al钎料中添加1.2%(质量分数)的Cu,会稍微改善钎料在铜上的润湿性,细化钎料晶...     

Effect of process parameters on interfacial microstructure and mechanical properties of Al/Cu friction stir lap welding joints

In this study, friction stir lap welding(FSLW) was performed for the welding test of 6 061 aluminium alloy and T2 pure copper.The effect of process parameters containing rotation rate and travel speed on interfacial microstructure evolution and mechanical properties of Al/Cu dissimilar joints were explored. The experiments were carried out under the rotation rates of 600, 900 and 1 200 r/min and with the travel speeds of 30, 70 and 100 mm/min. The characteristic of interface transition zones(ITZ...     

Zn元素对Sn0.5Ag0.7Cu/Cu接头剪切性能和时效接头组织结构的影响

为了改善Sn0.5Ag0.7Cu/Cu接头组织结构和力学性能,通过在Sn0.5Ag0.7Cu钎料中添加Zn元素,以Sn0.5Ag0.7Cu-xZn (x=0, 0.1, 0.4, 0.7, 1)钎料合金对紫铜基板进行了熔钎焊试验,并对接头进行微观组织及力学性能分析. 结果表明,改变了接头结合界面处金属间化合物(intermetallic compound,IMC)组织结构,增强了接头剪切断裂的韧性断裂特征,提高了接头抗剪强度. 当Zn元素的加入量为0.4% (质量分数)时,接头抗剪强度达到最高的47.81 MPa. 添加Zn元素等温时效处理后,对接头中IMC层的生长有着抑制作用,并且随着时效温度的提高和时效时间的延长,脆性层Cu₅Zn₈会破碎直至消失,因此在改善接头结合界面处IMC组织性能的同时,不会改变其组成和结构.     

焊接能量对铝/铜超声波焊接接头显微组织的影响

进行了1 mm厚铝/铜异种金属超声波焊接试验研究,分析了不同焊接能量输入对接头形貌、接合区塑性变形、原子扩散的影响.结果表明,工件在高频振动作用下,连接界面间会发生漩涡状塑性变形,形成局部机械自锁,有助于实现超声波接头的有效连接.焊接能量较小时,结合区域塑性变形量小,局部区域无法形成连接;焊接能量过大时,接合区域会出现空穴.SEM和EDS分析表明,能量过高时(2000 J),接触界面区域会形成薄金属间化合物层,其主要成分为Al₄Cu₉.     

多层结构对Ti/TiN涂层性能的影响

以TiN、TiAlN为主的过渡族金属氮化物硬质涂层以其较高的表面硬度、良好的耐磨以及抗高温氧化性能,被广泛应用于材料表面防护涂层。然而,涂层内部积聚的高内应力却容易易引发起涂层与基体的结合力问题。利用PVD技术很难在材料表面制备出厚度超过10微米的TiN或TiAlN涂层。多层复合结构能够有效控制涂层中的应力分布,从而使得其成为获得较厚硬质涂层的一种有效方法。本文在TC4合金以及Si（100）基体上利用等离子增强离子镀技术制备了具有不同复合层数的多层Ti/TiN涂层,并研究了复合层数对涂层力学性能的影响。结果表明,随着复合层数的增加,涂层的各项力学性能得到了显著强化。涂层的显微硬度高达2750HV,厚度大于50微米,且具有较好的韧性。涂层的韧性与显微硬度成正比例关系。同时,48层复合结构的Ti/TiN涂层具有低于0.35的摩擦系数以及最佳的抗磨损性能。然而,随着复合层数的进一步增加,涂层与基体的界面显著弱化了涂层的结合强度。     

铝/钢预置Cu镀层激光搭接焊接头组织及力学性能

为研究以预置Cu镀层为中间层的铝/钢异种金属的激光焊接行为,在6061铝合金与DP590双相钢2种母材表面电镀Cu层,对预置Cu镀层的6061铝合金与DP590双相钢进行了激光搭接焊。利用扫描电镜、能谱仪、拉伸试验及显微硬度试验对接头的显微组织及力学性能进行了研究。结果表明,0.5 mm等厚的6061铝合金/DP590双相钢的预置Cu镀层激光搭接焊的优化工艺参数为激光单脉冲能量为10 J,脉宽为6 ms,频率为15 Hz,Cu镀层厚度为60 μm,铝/钢搭接焊缝的抗拉强度为59.8 MPa。预置Cu镀层起到了阻隔作用,能够减弱铝/钢的直接扩散,有效抑制了Fe-Al硬脆性金属间化合物的形成,提高了焊缝的抗拉强度,降低了焊缝显微硬度。随着预置Cu镀层厚度的增加,铝/钢焊缝的熔合界面变得更为光滑。 创新点： 采用脉冲激光焊对预置Cu镀层的6061铝合金和DP590双相钢进行搭接焊,预置Cu镀层能够控制合金元素对铝/钢焊缝质量的影响,有效提高铝/钢搭接焊缝的力学性能。