不锈钢/铜感应钎焊接头组织和力学性能研究

采用Cu-Zn钎料感应钎焊不锈钢/铜接头,并利用金相显微镜、扫描电镜、显微硬度计和万能拉伸试验机对钎焊接头的显微组织和力学性能进行了分析。结果显示:钎焊后钎料/不锈钢界面的形貌由一层化合物、沿晶界生长的针状金属间化合物及向晶内生长的二次树枝晶金属间化合物组成。在远离界面的钎料内部还有金属间化合物沿晶界析出。近钎缝区的铜显微硬度明显降低,不锈钢侧硬度降低不明显,钎缝的显微硬度明显增加,这是由于较快的冷却速度导致黄铜钎料出现大量的Cu Zn相。钎焊接头拉伸断口位于远离钎缝的铜管上,抗拉强度达到260 MPa,显示出良好的力学性能。     

一种新型的Cu-P-Ag-In-Sb钎料的研究

为了降低Cu-P钎料的熔化温度和改善其脆性,该研究在Cu-P钎料内复合一定质量分数的Ag,In和Sb,利用金相显微镜、扫描电镜、差热分析仪等研究了添加组元对钎料显微组织、熔化温度、铺展性、力学性能和钎焊性能的影响.结果表明,各添加组元在钎料内分布均匀,实现了预期的目标;添加3种组元后钎料的熔化温度为697 ～711℃,与传统的Cu-P钎料相比已大为降低;相同的钎焊温度下,添加Ag,In和Sb的Cu-P钎料的铺展面积明显大于Cu-P钎料;拉伸试验表明,五元系钎料的抗拉强度达到了718.1 MPa.此外,采用该钎料钎焊黄铜与紫铜得到的接头内母材/钎料界面处形成了致密的连接,无缺陷存在;钎缝组织内各相分布均匀,无气孔夹渣存在,满足使用要求.     

钢/铜火焰钎焊接头组织和性能研究

采用Cu-Zn系黄铜钎料火焰钎焊钢/铜接头,并利用扫描电镜、显微硬度计和万能拉伸试验机对钎焊接头的显微组织和力学性能进行了分析评估。结果显示:使用含有Si的黄铜钎料钎焊后,钎料/钢界面会出现薄层Fe-Si金属间化合物,并且由于Fe-Si金属间化合物的脆性,导致此处出现微裂纹。由于黄铜钎料的熔化温度较高,钎焊过程中近焊缝的铜管发生再结晶退火,其显微硬度明显降低,强度也相应地降低。但根据以往经验,该接头在家用空调的服役条件下不会发生问题。试样的拉伸断裂位置在远离钎缝的铜管上,抗拉强度达到235 MPa,显示出良好的力学性能。     

Cu-P钎料真空钎焊紫铜的钎焊后扩散及组织分析

钎焊后扩散处理能提高硬钎焊接头质量、消除接头缺陷,采用管–板接头设计研究了钎焊后扩散处理对Cu-P钎料真空钎焊紫铜接头组织性能的影响,利用电镜、能谱、拉脱等方法,研究了扩散处理对钎焊接头组织和性能的影响规律. 结果表明,钎缝接头组织主要由铜基固溶体和Cu-P二元共晶组织组成,钎焊后扩散处理使得钎缝中心界面宽度明显变窄,钎焊后扩散使得钎缝组织成分更加均匀,而微量P元素又可细化紫铜晶粒,减少Cu₃P脆性相生成,铜基固溶体增多,铜磷二元共晶逐渐减少;拉脱试验还发现经过扩散处理后接头抗拉强度由原来143 MPa上升至171 MPa,且接头脆硬倾向变小.     

不锈钢真空钎焊接头组织和力学性能研究

采用BNi-2、BNi-5、BDP～1、Cu四种不同钎料真空钎焊1Cr18Ni9Ti不锈钢，对其焊接接头的显微组织和力学性能进行了分析。结果表明：钎缝的组织与钎焊温度和钎料的成分等因素有关。使用BNi-2钎料钎焊得到的钎缝组织中出现了大量的化合物相；而采用BNi-5、BlIP-1钎料，钎缝中有少量化合物相；Cu钎焊时，钎缝中得到单相组织。BNi-2钎焊接头力学性能较差，而其余三种钎料钎焊接头力学性能较好，其中Cu钎焊接头性能最高。     

BNi6+9％ Cu复合钎料真空钎焊纯铁的组织分析

采用BNi6+9％Cu复合钎料真空钎焊纯Fe,研究了不同钎焊工艺对焊接接头组织的影响.通过金相试验、扫描电镜及能谱仪等设备观察了接头钎缝形貌,分析了组织成分.结果表明:BNi6+9％Cu钎料真空钎焊纯Fe,当钎焊温度较低时,由于钎料中添加熔点较高的Cu元素及母材Fe的溶解,钎料流动性下降.由于钎料外置,液态钎料填缝过程中与母材的动态冶金作用使不同钎缝处的成分不同,则对接头组织的有较大的影响.钎缝头部反应剧烈,扩散区中柯肯达尔孔洞较多,且在Ni-P金属间化合物中容易形成裂纹;而在钎缝尾部金属间化合物呈岛状,两侧孔洞明显减少,未发现裂纹.综合分析,BNi6+ 9％Cu复合钎料真空钎焊纯铁在钎焊温度950℃、钎焊间隙30μm的钎焊工艺下,能够得到流动性好、柯肯达尔孔洞和裂纹较少的钎焊接头.     

基于炉中钎焊的不锈钢/Cu-Sn/Cu钎焊接头性能研究

采用Cu-Sn钎料炉中钎焊不锈钢/Cu接头,并利用金相显微镜、扫描电镜、显微硬度计、万能拉伸试验机和疲劳试验机对钎焊接头的显微组织和力学性能进行了分析评估。结果表明,接头气密性良好,在不锈钢与钎料的交界处出现连续条状组织,其为铁素体不锈钢组织。金属间化合物Cu31Sn8依附于铁素体不锈钢呈网状向钎缝内部生长,在Cu31Sn8与铁素体不锈钢交界处的局部地方出现块状金属间化合物,可能为Fe(Cr)P复合物;钎焊后接头处铜管的显微硬度显著下降,而不锈钢管的显微硬度变化不明显;经拉伸试验后在远离钎缝的铜管上断裂,抗拉强度达到240 MPa,经应力幅为37 MPa的循环载荷约50万次后,试样没有断裂也没有裂纹出现,钎焊接头的力学性能良好。     

不锈钢真空钎焊焊接接头的组织和力学性能

主要对采用BNi-2、BNi-5、BIIP-1、Cu四种不同钎料的1Crl8Ni9Ti不锈钢真空钎焊焊接接头的显微组织和力学性能进行分析。结果表明：钎缝的组织与钎焊温度和钎料的成分等因素有关,在本次试验条件下,使用BNi-2钎料钎焊得到的钎缝组织中出现了大量的化合物相;而采用其余三种钎料,即BNi-5、BIIP-1和Cu钎焊时,其钎缝中只有少量的化合物相,钎缝接头的力学性能与其显微组织有关,使用BNi-2钎料钎焊的焊接接头力学性能较差,而其余三种钎料钎焊的焊接接头力学性能较好。上述试验结果可为研究真空钎焊提供必要的试验数据和理论依据。     

Ni基钎料炉中钎焊邦迪管接头的组织结构分析

采用炉中钎焊的方法,在氮气保护性气氛中,实现了Ni基钎料钎焊邦迪管和低碳钢管接头的钎焊。对钎焊接头进行了外观分析,并研究了镍基钎料成分对钎缝组织结构和成分分布的影响。结果表明:采用Ni-P-Cu及Ni-P-Cu-Si钎料钎焊邦迪管和低碳钢是可行的;焊缝组织以Ni-P共晶体为主,其组织均匀致密;添加少量Si元素可促进钎料中Ni,Cu元素向母材的扩散以及母材Fe元素向熔融钎料的溶解,同时提高钎料的流动性,使得钎缝饱满光滑。     

1060铝钎缝耐腐蚀性分析

以1060纯铝作为母材,选取Zn-Al-Ag,Zn-Al,Sn-Zn,Zn-Cd-Ag等4种钎料,采用氧乙炔火焰钎焊工艺制备钎焊接头,采用盐浴浸泡方法加速腐蚀,分析了4种钎缝的耐腐蚀性. 通过宏观形貌观察、极化曲线测试、失重分析和显微组织观测,综合评价了钎缝的耐腐蚀性. 结果表明,在所分析的3个合金系中,Zn-Al系钎料钎缝耐腐蚀性能较好,Zn-Cd-Ag钎缝耐腐蚀性次之,Sn-Zn钎缝的耐腐蚀性最差. 对盐浴腐蚀而言,Zn82Al13Ag5比Zn98Al更耐腐蚀. 而对于电化学腐蚀而言,银的加入能够进一步提高Zn-Al系钎料钎缝的耐腐蚀性能.     

腐蚀对复合银钎料的影响

采用恒温浸泡腐蚀、电化学腐蚀、润湿铺展测试和扫描电子显微镜(SEM)、万能力学试验机等手段研究了复合银钎料中钎剂与钎料合金的腐蚀及钎料腐蚀对钎焊性能的影响。结果表明,银钎料处于含水钎剂环境中,会被钎剂腐蚀。在钎料中加入1.5%~2.5%的Sn,缩小了Ag-Cu-Zn合金中Ag-Zn相与Cu-Zn相之间的电位差,降低了两相之间的微电池效应,Sn细化Ag-Cu-Zn钎料中的共晶相,降低银钎料发生腐蚀的敏感性;用被腐蚀的银钎料钎焊钢,钎焊接头抗拉强度损失,在钎料中添加Sn可抑制损失程度。     

核电站高温用电气贯穿件馈通线钎焊密封技术

对陶瓷表面先进行金属化处理,再使用常规钎料钎焊陶瓷与金属,利用无氧铜环作为过渡层来缓解钎焊过程中产生的残余应力,可获得无焊接缺陷、气密性良好的电气贯穿件馈通线。SEM和EDS分析结果表明,无氧铜棒与无氧铜环钎焊接头主要由灰色的Cu基固溶体、白色的Ag基固溶体及Ag-Cu共晶组织组成。陶瓷与无氧铜环钎焊接头、陶瓷与可伐合金钎焊接头主要由Cu基固溶体、Ag-Cu共晶组织、Cu-Ni固溶体组成。     

Fluxless laser brazing of aluminium alloy to galvanized steel using a tandem beam – dissimilar laser brazing of aluminium alloy and steels

Tandem beam brazing with aluminium filler metal (BA4047) was conducted in order to develop the fluxless laser brazing technique of aluminium alloy (AA6022) to galvanized steels (GA and GI steels). Laser powers of tandem beam and offset distance of preheating beam from the root to the steel base metal were varied. Sound braze beads could be obtained by optimizing the preheating and main beam powers under the offset distances of 0–1 mm. A small amount of zinc remained at the braze interface between galvanized steels and the braze metal. The reaction layer consisting of Fe–Al intermetallic compounds was also formed at the steel interface, and the thickness of reaction layer could be predicted during the laser brazing (thermal cycle) process based on the growth kinetics with the additivity rule. The metal flow analysis of the melted filler metal on joints revealed that wettability and spreadability of the filler metal on the GI steel joint were superior to those on the GA steel joint. The fracture strength of the lap joint attained approx. 55–75% of the base metal strength of aluminium alloy. It was concluded that fluxless laser brazing could be successfully performed by using a tandem beam because the zinc coat layer acted as the brazing flux.     

低熔合金粉末对药芯银钎料钎焊过程的影响

为克服高锡含量的AgCuZnSn钎料因脆性大而难以加工成形的问题,借鉴药芯焊丝的理念,设计了添加CuSn合金粉粉芯的复合药芯银钎料,研究了粉芯中添加质量分数30%～70%Cu60Sn40合金粉对药芯银钎料的润湿性、紫铜/Q235钢钎焊接头组织、界面显微硬度及抗拉强度的影响。结果表明,钎焊过程中芯部CuSn合金粉和外层BAg30CuZnSn原位反应合成高锡含量的AgCuZnSn钎料,获得了成分均匀,结合良好的接头。随着药芯粉芯中合金粉含量的升高,复合药芯银钎料在紫铜板及Q235钢板上的润湿面积不断增大,Cu/Q235钢钎焊接头显微硬度不断升高,抗拉强度呈现先升高后降低的趋势。当药芯粉芯中CuSn合金粉的质量分数为30%时,Cu/Q235钢钎焊接头的抗拉强度取得最大值(198.91 MPa),提高了23.4%。     

用Al—Ti—Al合金钎料复合板钎焊钛的研究

介绍了用Ａｌ－Ｔｉ－Ａｌ合金金属复合板钎焊工业纯钛的研究结果。这种金属复合板是采用特殊的轧制复合工艺加工而成的。复合板的两个外表面包含一层０．１ｍｍ厚的Ａｌ合金钎料,其中间夹层是０．４ｍｍ厚的工业纯然板。在本实验中用这种复合板替代传统单一的Ａｌ合金钎料薄片来钎焊钛的蜂窝结构,其结果是简化了钎焊工艺,使焊点更加均匀。同时还研究籽焊缝的剪切强度,宏观和显微组织。并比较了用单一Ａｌ合金钎料薄片钎焊和用该     

镀锌板激光钎焊温度场的数值模拟

以镀锌钢板为母材,以CuSi3焊丝为钎料,进行了单、双光束激光钎焊实验．在分析单、双光束激光填丝钎焊传热行为的基础上,采用有限元方法对激光钎焊温度场进行了数值模拟,提出了激光填丝钎焊热源模型．采用体热源来模拟熔化钎料铺展流动引起的传热,模型考虑了热物性参数随温度的变化带来的非线性影响以及潜热、辐射和对流对传热的影响．对典型激光钎焊工艺参数下的温度场进行计算,结果表明：单光束激光钎焊有较高的温度梯度,而2mm焦点间距的双光束钎焊接头峰值温度和温度梯度低,高温区域宽,更适合于获得良好的钎焊接头．     

Ni-Ti 钎料高温钎焊TZM晶间渗入行为研究

采用SEM,EDS,XRD和力学试验机等分析测试方法,研究了Ni-Ti钎料对TZM合金钎缝组织和性能的影响。结果表明：Ni-Ti钎料可实现TZM的高温真空钎焊连接。Ni-13.7Ti/TZM界面区,母材中的Mo与钎料中的Ni形成MoNi相,是钎料与TZM形成冶金结合的主要原因。TZM/Ni-44Ti/TZM界面区Ni-44Ti钎料中的Ti与Mo反应,Mo-Ti固溶体,使钎料和TZM形成冶金结合。Ni-44Ti钎料钎焊TZM合金产生严重晶间渗入现象。降低钎料中Ti的含量,晶间渗入和母材溶蚀现象大幅减弱;TZM/Ni-13.7Ti/TZM钎焊接头剪切强度193MPa,TZM/Ni-44Ti/TZM钎焊接头剪切强度167MPa,晶间渗入使钎缝强度降低,降低钎料中的Ti含量,钎焊接头强度提高。     

WC颗粒增强铜基合金覆层用钎料的研究

研制了一种新型钢用WC颗粒增强铜基合金覆层用的CuMnNiCr多元铜基钎料,对该钎料的熔化特性、钎料组织、钎焊工艺及力学性能进行了研究,并通过优化的钎焊表面合金化工艺,在普通铸钢件表层制得了WC颗粒增强铜基合金耐磨覆层.研究结果表明,与普通的CuZnNi、CuMnNi合金钎料及NiCrBSi高温自熔合金钎料比较,CuMnNiCr多元合金钎料由于多种强化机制而具有优良的综合力学性能.此外,该钎料还具有优异的钎焊冶金特性、致密的冶金结合界面以及较高的界面结合强度.使用该钎料制备的复合覆层具有良好的综合性能.SEM,EDS及XRD分析表明:该复合覆层与钢母体结合牢固;覆层内合金基体与WC颗粒形成了冶金结合,WC的体积分数可达54%,复合覆层组织由α-Cu固溶体基体、α-Cr与MnNi弥散硬化相及WC硬质相组成.磨损实验证明,该覆层的耐磨性远优于30MnSiTi马氏体低合金钢.     

铝合金空气炉中钎焊的试验研究

采用不同加热制度在空气炉中进行6063铝合金的钎焊试验，并对钎焊接头进行了外观、金相及剪切强度的检测分析。结果表明，在适当的工艺条件下采用空气炉中加热钎焊铝合金是可行的。其工艺要素是，被焊面要清理充分，用夹具夹紧使被焊面紧密贴合以及快速加热升温。     

Influence of copper on amorphous nickel based brazing alloy

Abstract

Brazing of stainless steel using nickel based alloys has sometimes been avoided, in spite of its various advantages, because it is a somewhat unreliable process in terms of the mechanical characteristics and corrosion resistance of the brazed joints. Addition of copper to amorphous Ni–Cr–B–Si brazing alloys has been shown to be a promising method of improving the performance of joints. Because copper can form a solid solution with nickel at any concentration, addition of copper has a great effect on the microstructures of the nickel based filler metal and braze seam, by improving the volume ratio of nickel based solid solution to the embrittled intermetallic compounds. As a result, a significant increase in the critical brazing clearance (CBC) was obtained in the present work. Furthermore, copper might increase the electrode potential of nickel based solid solution, so that addition of copper could improve the corrosion resistance of the brazed joints. The results show that an appropriate copper addition to the present Ni–Cr–B–Si group amorphous brazing foil provides an effective method of overcoming the weaknesses of joints brazed using conventional nickel based filler metals, such as low value of CBC and low corrosion resistance.