WETTABILITY AND INTERFACIAL REACTIONS OF Pd-Ni-(Cr,V) BASED BRAZING FILLERS ON Si3N4 CERAMIC

采用座滴法研究了4种钎料Pd60-Ni40, PdNi-(3-6)V, PdNi-(7-15)V 和PdNi-(16-24)Cr-(6-15)V(质量分数, %)在Si3N4陶瓷上的润湿性. 结果表明, 在1250℃/30 min的真空加热条件下, 4种钎料均在Si3N4母材上润湿铺展, PdNi-(16-24)Cr-(6-15)V钎料不但润湿角小, 而且形成了无缺陷的润湿界面. 该钎料与Si3N4形成的扩散反应层中, Cr和V优先与从母材扩散出的N反应生成相应的Cr-N和V-N相;只有少量的Si参与反应生成相应的Cr-Si和V-Si相; 钎料基体区中主要是溶有少量Si的Pd-Ni固溶体以及Pd-Si和Ni-Si相. Cr相对于V更容易向界面扩散.     

两种Pd-Ni基高温钎料在Si3N4陶瓷上的润湿性

采用座滴法研究了两种钎料PdNi-(15～22)v和PdNi-(16～24)Cr在Si3N4陶瓷上的润湿性.结果表明,两种钎料的熔点及润湿性均有很大差别,PdNi-(16～24)Cr钎料对Si3N4陶瓷的润湿铺展良好.PdNi-(16～24)Cr钎料与Si3N4陶瓷形成的扩散反应层中,Cr元素主要分布在扩散反应层区域,根据各元素所占比例,Cr元素主要与母材扩散出的N元素形成Cr2N相.由于Cr原子向母材界面扩散,从而改善了钎料的润湿性.     

PdNi-Cr-V钎料钎焊SiC陶瓷的接头组织及性能

采用座滴法研究了PdNi-Cr-V合金钎料对SiC陶瓷的润湿性.设计的PdNi-(16-22)Cr-(7-21)V-Si-B(质量分数)钎料可用于SiC的连接,使用急冷态箔状钎料,在1190℃/10 min的连接条件下得到的接头室温三点抗弯强度平均值为84.6 MPa.微观分析表明,在靠近SiC的界面反应层中,主要是Pd和Ni优先与SiC反应生成相应的Pd-Si相、Ni-Si相和石墨;离SiC稍远的接头区域,主要是Cr和V与C和Si发生反应,生成Cr(V)-C,Cr(V)-Si,Cr(V)5Si3C等相;钎缝中心区的基体由Pd-Si,Ni-Si和V-Si相组成,其上弥散分布着块状碳化物V2C和Cr23C6.     

Ni-Fe-Cr-Ti及Co-Ni-Fe-Cr-Ti(Si,B)系高温钎料对Si3N4陶瓷的润湿与界面连接

采用座滴法研究了Ni-Fe-Cr-(14-29)Ti(质量分数,%,下同)合金在Si3N4陶瓷上的润湿行为结果表明,在1493 K,10 min的真空加热条件下,随着含Ti量的增加,合金的润湿性逐渐改善,含Ti量为24%-29%时合金的润湿角达到27.3°.微观分析表明,钎料中的元素Cr向Ni-Fe-Cr-(24-29)Ti/Si3N4界面区扩散和富集,生成了复杂的Cr-Ni-Fe-Si四元化合物.分析了Ti元素含量的增加对于合金润湿性改善的原因.合金中加入元素Co并降低Ni含量可增强Ti,Cr的活性,导致形成不同的界面反应产物并对合金润湿能力及界面结合能力产生重要影响.成分调整后的Co-Ni-Fe-Cr-(14-20)Ti合金对Si3N4的润湿角可达到20.0°,形成牢固的润湿界面.     

几种钴基高温钎料对SiC陶瓷的润湿与界面结合

采用座滴法研究了几种钴基合金在SiC陶瓷上的润湿行为。结果表明,在1493K^-10min的真空加热条件下,设计的CoFeNi(Si,B)-(8-15)Cr-(14-21)Ti合金能较好地润湿SiC陶瓷,但合金与SiC之间发生了十分强烈的界面反应,在靠近SiC约115μm的范围内,主要是钎料中元素Co,Fe,Ni,Cr参与反应,而在距离SiC表面稍远的区域则形成了TiC反应带,分析了其原因。新设计的CoNi(Si,B)-(8-15)Cr-(14-21)Ti与SiC陶瓷之间发生了适度的界面反应,能实现合金／陶瓷界面的牢固结合;商用钴基钎料BCo1虽然能很好地润湿SiC,但由于钎料自身脆性大,试样冷却后在SiC陶瓷内部发生断裂,而且钎料自身开裂。     

铝硅合金钎焊Cf/Al复合材料的界面反应及连接机理

在500～570℃的温度范围内,采用Al-Si-Cu、Al-Si-Cu-Zn钎料,对碳纤维增强铝基复合材料(碳体积分数为50%)进行了高频感应钎焊.结果表明,钎料中的Si和Cu向母材扩散,复合材料中的碳纤维与渗入的液态钎料及基体Al发生界面反应,生成了Al4C3、SiC和CuAl2脆性化合物.连接接头具有较好的力学性能,使用Al-28Cu-6Si和Al-4Cu-10Si钎料,在无压、无钎剂状态下,钎焊接头的抗剪强度分别为63和75 MPa,剪切断裂发生在钎料层与母材界面上.     

铝铜异种材料活性软钎焊的界面行为研究

采用Sn Zn Si低熔点合金作钎料,以丁烷火焰作热源,用含氟化氢铵的钎剂辅助润湿,对铝铜异种材料进行软钎焊,得到了润湿良好的钎焊接头。用扫描电镜结合电子探针对接头界面的组织形态和成分分布情况进行研究,得到了钎料及母材元素的扩散迁移情况。钎料中Zn、Si两种元素向母材防锈铝和铜基板迁移量较多,防锈铝中的Mg元素则大量越过钎料层向铜基板一侧快速扩散。在铜侧界面处会有少量扇贝状的Sn-Cu金属间化合物生成。     

钛基钎料高温钎焊TZM界面行为及热稳定性研究（英文）

采用Ti-8.5Si、Ti-33Cr和Ti-30V-3Mo钎料实现了钛锆钼(TZM)合金的高温真空钎焊连接,借助SEM、EDS及润湿性试验和抗剪试验等分析方法,研究了钛基钎料高温钎焊TZM及钎焊接头经高温热循环后的热稳定性。结果表明,Ti-8.5Si、Ti-33Cr在1520oC/6min的工艺条件下良好润湿TZM,润湿角分别为10o和9o,Ti-8.5Si钎料的铺展面积大于Ti-33Cr钎料的铺展面积,Ti-30V-3Mo钎料在1680oC/8 min的条件下在TZM板上的润湿角为5°。Ti-8.5Si/TZM接头界面形成(Ti, Mo)固溶体,钎缝中心由(Ti, Mo)固溶体和Ti5Si3相组成。Ti-33Cr/TZM接头界面形成(Ti,Mo)固溶体,钎缝中心由(βTi,Cr)固溶体和αTi+(αTi+αTi Cr2)共晶组成。Ti-30V-3Mo/TZM接头,钎缝区主要由(βTi, V)固溶体和αTi组成,界面区由Ti与Mo形成(Ti,Mo)固溶体。3种钎料钎焊TZM,均形成固溶体钎焊接头而实现钎料与TZM的冶金结合,钎焊接头强度分别为135.8 MPa(Ti-8.5Si)、132 MPa(Ti-33Cr)和131 MPa(Ti-30V-3Mo)。Ti-8.5Si/TZM、Ti-33Cr/TZM接头经过1200oC/60min没有观察到明显的晶间渗入和母材溶蚀,界面固溶体结合形式无变化。Ti-30V-3Mo/TZM接头经过1550oC/60 min热循环后,观察到1个晶粒深度的晶间腐蚀,没有明显的母材溶蚀现象,且界面依然保持固溶体结合形式。3种钛基钎料可实现TZM的高温钎焊,依靠界面固溶体实现冶金结合,经高温长时间热循环后钎焊接头组织性能稳定,发生晶间渗入敏感性低,为TZM的高温应用连接提供理论与试验指导。     

钛及钛合金电弧钎焊及接头强度

用Ti—Cu—Ni，Ti-Cr-Zr钎料在TIG电弧加热条件对TA2和Ti—6Al—4V钛合金进行钎焊。结果表明：用Ti—Cu—Ni钎料钎焊TA2和Ti—6Al—4V钛合金的搭接接头强度分别是418．3MPa和439．6MPa；用Ti—Cr—Zr钎料钎焊TA2和Ti—6Al—4V钛合金的搭接接头强度分别是575．2MPa和656．1MPa。对Ti-Cu-Ni钎料／母材界面分析认为固液异分化合物η相((Cu，Ni)Ti2)生成时呈笋状生长，嵌入钎缝对钎缝的强度提高有利。对Ti-Cr-Zr钎料／母材界面分析，认为主要是固溶体β-Ti(Cr)存在提高了钎缝强度。     

钛基钎料高温钎焊TZM界面行为及热稳定性研究

采用Ti-8.5Si、Ti-33Cr和Ti-30V-3Mo钎料实现了钛锆钼(TZM)合金的高温真空钎焊连接,借助SEM、EDS及润湿性试验和抗剪试验等分析试验方法,研究了钛基钎料高温钎焊TZM及钎焊接头经高温热循环后的热稳定性。结果表明,Ti-8.5Si、Ti-33Cr在1520℃/6min的工艺条件下良好润湿TZM,润湿角分别为10°和9°,Ti-8.5Si钎料的铺展面积大于Ti-33Cr钎料的铺展面积,Ti-30V-3Mo钎料在1680℃/8min的条件下在TZM板上的润湿角为5°。Ti-8.5Si/TZM接头界面形成(Ti,Mo)固溶体,钎缝中心由(Ti,Mo)固溶体和Ti₅Si₃相组成。Ti-33Cr/TZM接头界面形成(Ti,Mo)固溶体,钎缝中心由(βTi,Cr)固溶体和αTi+(αTi+αTiCr₂)共晶组成。Ti-30V-3Mo/TZM接头,钎缝区主要由(βTi,V)固溶体和αTi组成,界面区由Ti与Mo形成(Ti,Mo)固溶体。三种钎料钎焊TZM,均形成固溶体钎焊接头而实现钎料与TZM的冶金结合,钎焊接头强度分别为135.8MPa(Ti-8.5Si)、132MPa(Ti-33Cr)和131MPa(Ti-30V-3Mo)。Ti-8.5Si/TZM、Ti-33Cr/TZM接头经过1200℃/60min没有观察到明显的晶间渗入和母材溶蚀,界面固溶体结合形式无变化。Ti-30V-3Mo/TZM接头经过1550℃/60min热循环后,观察到1个晶粒深度的晶间腐蚀,没有明显的母材溶蚀现象,且界面依然保持固溶体结合形式。三种钛基钎料可实现TZM的高温钎焊,依靠界面固溶体实现冶金结合,经高温长时间热循环后钎焊接头组织性能稳定,发生晶间渗入敏感性低,为TZM的高温应用连接提供理论与试验指导。