铜/铝磁脉冲半固态辅助钎焊界面扩散过程

结合分子动力学模拟和试验研究,对铜/铝管磁脉冲半固态辅助钎焊界面原子扩散过程进行了研究.结果表明,在铝侧扩散界面原子主要在界面的无序原子层中相互扩散,且各元素的扩散行为不均匀,铝基体原子向钎料的扩散速度远小于钎料原子向铝基体扩散的速度;铜侧界面在模拟设置的冲击速度下,扩散层很薄且厚度变化并不明显.测量不同冲击速度下铝侧界面的扩散层厚度发现,随着冲击速度增加,模拟的扩散层厚度呈线性增加,与试验结果相符.根据模拟与试验结果建立了在相同或相近的冲击速度下,模拟界面扩散层厚度与试验界面扩散层厚度之间的关系,模拟结果能够较好地预测试验界面扩散层厚度,最大误差为2.8%.     

集磁器结构对磁脉冲辅助半固态钎焊接头组织和性能的影响

采用电磁-结构-流场耦合的多物理场耦合模拟方法,对比分析了等内径和带锥角两种集磁器条件下Cu/Al管的磁脉冲辅助半固态钎焊过程,考察了外管的变形行为和半固态钎料的剪切流变行为.结果表明,采用等内径集磁器时,钎料所受的剪切应力和相应的剪切流变速率在端部最高,底部次之,中部最弱,导致搭接区域内去膜效果存在差异,甚至影响界面...     

放电电压对Cu/Al管磁脉冲-半固态复合辅助钎焊质量的影响

针对Cu/Al管连接,提出磁脉冲-半固态复合辅助钎焊新工艺。基于LS-DYNA对钎焊过程进行多物理场仿真分析,研究不同电压下半固态钎料流变规律及管壁受力情况。采用Zn-15Al钎料进行钎焊试验,考察了接头的力学性能及显微组织。结果表明:当二次放电电压为7 k V时,钎料与母材实现了良好的冶金结合,接头铝侧区域形成α-Al和金属间化合物CuZn_5,钎料层则出现α-Al、富锌相以及CuZn_5,铜侧区域形成大约4μm的扩散层、锯齿状三元相Al_(4.2)Cu_(3.2)Zn_0. 7以及α-Al和花状CuZn_5。拉伸测试结果表明接头强度高于Al母材,磁脉冲-半固态复合辅助钎焊新工艺能实现Cu/Al管的有效连接。     

铝-铜异种金属管磁脉冲辅助钎焊研究

针对铝、铜异种金属管连接,利用磁脉冲成形和钎焊的组合优势,提出将两者复合的异种金属管件焊接新工艺。采用ANSYS分析了一定电容、电压条件下磁脉冲成形外管工件受力情况,并基于磁脉冲焊接理论初步确定了磁脉冲辅助连接的最佳工艺参数,采用Zn-3wt.%Al钎料箔片作为钎料包覆层进行实验研究,研究结果表明:电压8 kV,钎料箔片厚度300μm,加热温度410℃,保温8 s时可以得到组织优良的焊接接头。焊缝接头元素成分均匀,靠近铜的区域形成了金属间化合物,靠近铝的区域形成了α-Al组织,钎料层则形成了以Zn-Al共晶组织为主,同时混合少量α-Al组织的混合体。整个焊缝组织的形成符合理论预期机制,证明了该复合工艺的可行性。     

Ti / Al TIG微熔钎焊界面行为及接头断裂行为

以TIG电弧为热源,AlSi5焊丝为填充材料,采用SEM、EDS、XRD对Ti-6Al-4V(TC4)钛合金和AlMg6铝合金异种材料TIG微熔钎焊的接头、温度场以及断裂行为进行了研究。试验表明:焊接接头铝母材侧具备TIG填丝熔化焊特征,Ti母材处为钎焊特征。峰值温度的升高能够增加界面层厚度,峰值温度升高,界面层组织趋于复杂。降低高温停留时间能够减小界面层厚度,但随着峰值温度增加,过快的冷却速度会产生较大的内应力,形成贯穿界面的裂纹。钛/铝TIG微熔钎焊的断裂,铝侧发生的断裂是韧性+脆性的混合型断裂,气孔及微裂纹为断裂起源。钛合金的母材过量溶解或者熔化,会导致气孔直径增加,应严格控制热输入量及钛母材的熔化。     

微小互连Cu-Sn界面钎焊及接头剪切行为

针对Cu-Sn-Cu三明治结构,进行0.06 MPa恒压钎焊. 基于Cu-Sn二元相图,选定了不同的钎焊温度与钎焊时间. 钎焊完成后,根据不同相组成可将接头分为残余锡,Cu₃Sn-Cu₆Sn₅-Cu₃Sn,Cu-Cu₃Sn-Cu三类. 为研究三种不同相组成接头抗剪强度之间的关系,进行1 mm/min加载速率的剪切试验,并对断口进行形貌分析. 结果表明,随着Sn与Cu₆Sn₅相继耗尽,接头抗剪强度不断升高. 残余锡接头,Cu₃Sn-Cu₆Sn₅-Cu₃Sn接头,Cu-Cu₃Sn-Cu接头抗剪强度分别为23.26,33.59,51.83 MPa. 分析断口形貌发现,在残余Sn接头断口中,可以分辨出Sn,Cu₆Sn₅,Cu₃Sn形貌,说明其断裂路径穿过了Cu₆Sn₅与Cu₃Sn两相. 在Cu₃Sn-Cu₆Sn₅-Cu₃Sn接头断口中,可分辨出Cu₆Sn₅,Cu₃Sn形貌,其断裂路径穿过了Cu₃Sn相. 全Cu₃Sn相接头断口中仅可分辨出Cu₃Sn相断裂形貌.     

板坯电磁连铸结晶器内钢/渣界面波动及流动行为的数值模拟

建立了板坯电磁连铸结晶器内钢/渣界面波动行为的三维数学模型,利用数值模拟方法研究了磁场与流场耦合作用下不同工艺参数和电磁参数对结晶器内钢/渣界面波动行为及流场的影响,通过VOF方法对不同条件下的钢/渣界面进行捕捉,讨论不同磁极位置、水口倾角、拉速及线圈电流强度对结晶器内钢/渣界面波动行为和流动的影响。模拟结果表明：电磁制动的施加可以显著降低钢/渣界面波高,减小射流对结晶器窄面的冲击。拉速和水口浸入深度恒定时,磁极位置和水口角度直接影响结晶器内流场形式：当[P＝]40 mm时,增加线圈电流可以降低结晶器内钢/渣界面波高和表面流速,从而减小由液面波动引发卷渣的概率;当磁极距离水口较远时[（P＝]80 mm）,随着线圈电流强度的增大,水口射流的冲击方向向上偏转,引起上回流的流动强度增强,导致钢/渣界面波高增加,增大卷渣发生的概率。     

铝/钢电弧辅助激光对接熔钎焊铺展特性

采用小功率TIG电弧辅助激光热源进行5A06铝合金和热镀锌ST04Z钢的预置粉末对接熔钎焊工艺试验,通过SEM,Photoshop来研究预留间隙、背面填涂钎剂、激光热输入、辅助电弧电流、热源中心间距、填加焊丝对熔钎焊接头铺展宽度的影响. 结果表明,预留小于0.5 mm的间隙与背面填涂钎剂均可增大铺展宽度;在未焊穿的前提下,随激光热输入和辅助电弧电流的增加,铺展宽度增大;随热源中心间距的增大,铺展宽度先增加后减小. 焊接熔池中填加Al-Si焊丝较未填加焊丝的铺展性更好,获得连续、美观的焊缝表面形貌.     

AlSi5/镀锌钢板TIG熔钎焊润湿铺展及界面行为

主要研究在TIG电弧加热条件下,使用不同焊接工艺参数对AlSi5钎料在镀锌钢板上的润湿与铺展及AlSi5钎料/镀锌钢板界面行为进行分析。用扫描电镜(SEM)观察钎料及界面层的微观形貌,测量界面层的厚度,并用能谱仪(EDAX)分析界面成分分布。试验结果表明,随着燃弧时间和电流的增加,AlSi5钎料在镀锌钢板上的润湿角逐渐减小和铺展面积逐渐增加。随着燃弧时间的增加,界面反应层的厚度逐渐增加,随着燃弧电流的增加界面反应层的厚度呈现先增加后减小的趋势,并发现当燃弧电流为交流80 A,燃弧时间为4 s时,界面层生成金属间化合物Fe2Al5,深入到钎料内部的为金属间化合物FeAl3。     

SiC_p/Al激光诱导钎焊接头界面行为及性能

针对T/R模块壳体结构封装的特殊性,提出了激光诱导钎焊方法并建立其机理模型.以增强相体积分数为55%的Si CP/Al复合材料为母材,根据激光诱导温度场的特殊性,采用Al Zn25Si1,Zn Al7,纳米铝粉,微颗粒锡4种钎料对铝基复合材料进行了氩保护气氛钎焊试验,利用扫描电镜和EDS能谱分析的方法对钎焊接头的界面结合和断口形貌进行了研究.在保证接头材料表面不受热损伤、且搭接界面钎料熔化的特殊温度场的条件下,确定了激光的参数.结果表明,低熔点的Zn Al7、纳米铝粉钎料容易得到良好的接头,界面层通过扩散实现了冶金结合,断口分析表明,钎焊接头的断口位于钎缝偏于母材内一侧,具有一定的连接强度.     

Reduction of intermetallic compounds in ultrasonic-assisted semi-solid brazing of Al/Mg alloys

ABSTRACT

An ultrasonic-assisted semi-solid brazing method was used to control Mg/Al intermetallic compounds (IMCs). Zn–20.95Al, which has a large semi-solid temperature range of 60°C, was chosen as filler metal. Oxide films on the Al/Mg surfaces were removed despite the semi-solid state of the filler metal at 430°C. Al–Mg–Zn IMCs were observed inside the joint at 667?W and 5?s. The IMCs was reduced as ultrasonication time was prolonged. At high power of 1000?W, short ultrasonication time was needed to guarantee that no IMCs remained inside the joint. Otherwise, new IMCs formed because of serious cavitation erosion on substrates. Ultrasonication time of 20?s was unable to completely eliminate IMCs and solid phases at 423°C.     

铝/镀银层/钢的扩散钎焊及界面化合物的生长行为

采用扩散钎焊方法对6063铝合金/镀银层/1Cr18Ni9Ti不锈钢进行焊接,探讨焊接界面金属间化合物的生长行为。结果表明:钎缝中靠近不锈钢一侧为Fe-Al金属间化合物层,靠近铝合金一侧主要是Ag(Al)固溶体,中心区域由Ag-Al化合物和Ag(Al)固溶体混合而成;随着低温扩散保温时间的延长,化合物层厚度随之增加,Ag在铝合金一侧富集出现晶界渗透现象;钎缝中首先产生Ag-Al金属间化合物,之后共晶液相中的Al原子穿越Ag-Al金属间化合物层和残余镀银层扩散至不锈钢一侧,与Fe原子生成Fe-Al金属间化合物;在任意给定的扩散钎焊低条件下,可以对化合物层厚度进行初步估算。     

Al／45钢高频感应钎焊工艺及界面组织结构

采用扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)、显微硬度及X射线衍射(XRD)等测试方法,时Al/45钢氩气保护高频感应钎焊界面附近的显微组织性能进行了试验研究.试验结果表明,结合面钎料润湿效果良好,界面附近没有发现裂纹等微观缺陷,钎缝显微组织大多为等轴晶.钎缝断口形貌呈粗糙暗灰色纤维状,钎缝中主要存在Al0.7Fe3Si0.3,Al76.84Fe24,Al,Fe等物相.钎焊界面附近没有生成明显的高硬度脆性相.     

Penetrating behavior of eutectic liquid during Al/Cu contact reactive brazing

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｎｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｓｏｌｄｅｒｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ,ｔｈｅ“ｂｉｇａｎｄｓｍａｌｌｅｎｖｅｌｏｐｉｎｇ”ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｗｉｌｌｏｃｃｕｒｄｕｒｉｎｇｔｈｅｆｌｏｗｉｎｇｏｆｌｉｑｕｉｄｆｉｌｌｅｒｍｅｔａｌｉｎｔｈｅｆｉｌｌｅｔｓｏｔｈａｔｔｈｅｃｏｍｐａｃｔｎｅｓｓｏｆｔｈｅｓｅａｍｃｏｕｌｄｎｏｔｂｅａｓｓｕｒｅｄ[1] .Ａｔｂｅｇｉｎｎｉｎｇｏｆ 1970ｓ ,ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｃｏｎｔａｃｔｒｅａｃｔｉｖｅｂｒａｚｉｎｇ (ＣＲＢ)ｗａｓｄｅｖ…     

Microstructures and interfacial behavior of zirconia/stainless steel joint prepared by pressureless active brazing

ZrO₂ ceramic/stainless steel joints were fabricated by pressureless brazing with Ag–Cu filler metals and TiH₂ powders. The microstructures and elemental distributions of the joint cross-section as well as the reaction products at the ceramic/filler interface were analyzed using SEM, EDS, XRD and XPS. The results showed that there existed three zones with a distinguished difference in microstructure crossing the brazing interlayer. A double-layer structure including a reaction layer and a sublayer was formed at the ZrO₂/filler interface, where Ti⁴⁺, Ti²⁺ and Zr²⁺ were located based on the XPS spectra. It is further found that Ti originated from TiH₂ coating diffused into the whole interlayer. The high activity of neonatal Ti caused the reactions of Ti/ZrO₂ and Ti/Cu, resulting in the interfacial phases such as Ti₃Cu₃O, CuTi₃ and Zr.