Al-Si-Cu合金粉末扩散钎焊Al/Cu接头组织及性能

采用Al-Si-Cu合金粉末扩散钎焊铝铜异种金属,采用SEM,EDS和XRD分析接头微观组织结构,结合三元相图分析了接头形成机理,最后检测了接头力学性能.结果表明,在连接温度530℃,保温时间60 min,压力为1MPa时可形成均匀致密的接头,接头中存在大量条状和鱼骨状的Al-Si-Cu共晶组织,中间层与两母材结合界面处的组织结构不同,在靠近铜侧界面存在三种层状金属间化合物,其成分依次为Cu3Al2,CuAl和CuAl2,在靠近铝侧界面存在一个扩散区,没有形成层状金属间化合物.接头的抗剪强度随保温时间的变化而变化,在保温60 min时达到35 MPa.     

搅拌针偏移量对铝/铜异质金属搅拌摩擦焊接过程和接头组织性能的影响

采用搅拌摩擦焊接技术对2 mm厚6061铝合金和紫铜合金异质金属进行对接试验，研究搅拌针偏移量对铝/铜异质金属接头组织和性能的影响。研究发现，由于铝和铜两种材料的流动性存在差异，随着搅拌针由铝侧向铜侧偏移，搅拌头-工件界面的温度无明显变化，而焊接过程中的前进阻力显著增大，且接头机械互锁程度也更加充分。对铝/铜异质接头微观形貌进行扫描电子显微镜分析，发现铝/铜界面处的金属间化合物层呈清晰的双层结构，分别为靠近铝侧的Al₂Cu层和靠近铜侧的Al₄Cu₉层，此外金属间化合物还以颗粒状和条带状等形貌分布在铝/铜界面附近。搅拌针偏向铜侧0.5 mm时得到的铝/铜异质接头机械互锁程度和金属间化合物分布最为理想，接头抗拉强度达到200 MPa。     

铜对钢/铝激光-MIG复合焊接头组织及性能的影响

采用激光-MIG复合焊方法研究了铜对SYG960E超高强度度钢/6061铝合金焊接接头微观组织及力学性能的影响.结果表明,与MIG焊相比,激光-MIG复合焊有利于改善焊缝成形及焊接质量.钢/铝界面层具有双层结构,靠近铝焊缝侧为针状的FeAl₃金属间化合物,而靠近钢母材侧为条状的Fe₂Al₅金属间化合物.铜对钢/铝界面层及接头的力学性能具有显著的影响.添加铜后可以有效地减小界面层厚度和裂纹敏感性,降低钢/铝接头的最高硬度,明显提高接头的抗拉强度,接头强度可以提高110%,这主要与铜抑制界面层生长和改善界面层中Fe-Al金属化合物的脆硬性有关.     

Mg1/Al1060真空扩散焊接头微观组织演变及性能分析

利用真空扩散焊接技术,实现了工业纯镁Mg1与工业纯铝Al1060的连接.采用扫描电镜、能谱仪、万能力学试验机、显微硬度测试仪、电化学工作站等对扩散反应层的微观组织、物相成分及其性能进行研究.结果表明,Mg/Al真空扩散焊会在接合处生成由镁铝系金属间化合物组成的扩散反应层,随着保温时间延长,反应层的厚度逐渐增加,微观组织形态发生明显变化.扩散初期反应层呈现为单层结构,Mg₂Al₃相会在接合界面优先析出.保温时间达到60 min时,界面会生成Mg₁₇Al₁₂新相层.当保温时间延长至90 min时,反应层演变为三层结构,由Mg₂Al₃层、Mg₁₇Al₁₂层、(Mg₁₇Al₁₂共晶+Mg基固溶体)层组成;随着保温时间延长,接头的剪切强度呈先升高后降低的趋势,在保温60 min时可承受的剪切力达到1 245.7 N,断裂发生在靠近铝侧的Mg₂Al_3...     

铝/钛异种金属旁路分流MIG电弧熔钎焊特性

以1 mm厚6061铝合金与TC4钛合金板为试验材料,进行旁路分流MIG电弧熔钎焊工艺试验,得到均匀美观的焊缝成形.分别采用金相显微镜、扫描电镜、万能拉伸试验机进行研究.结果表明,界面层上方金属间化合物以柱状晶形式存在,呈现短而密集的状态.界面层靠近钛侧易形成AlTi,而界面层靠近铝侧易形成Al₃Ti,TiSi₂等金属间化合物,由于焊接过程中熔池内部温度的变化不均,会使界面层中出现Al₁₁Ti₅过渡相.拉伸试验表明,接头最高抗剪强度达182.6 MPa,约为铝母材的97.6%,断裂发生在铝母材热影响区,断口出现一定量的颈缩.     

Mg/Cu/Al接触反应钎焊工艺及元素扩散行为分析

采用铜中间层对镁合金与铝合金进行了接触反应钎焊,利用SEM,EDS研究了接头的微观形貌及组织结构,并对界面Cu元素的扩散行为进行了分析. 结果表明,铜中间层可有效阻隔镁与铝的接触反应,界面无Mg-Al系金属间化合物生成;相同温度下,Cu原子在Mg元素中的扩散能力远大于在铝中的扩散能力,导致Al/Cu侧在温度低于560 ℃时无法产生有效连接,且温度高于570 ℃时镁合金溶解过多,工艺区间过窄. 在565 ℃保温20 min可实现连接,但抗剪强度仅12.6 MPa. 采用低温长时间保温,随后高温短时加热的工艺可实现Mg/Cu/Al接头有效连接. 在475 ℃保温60 min,560 ℃加热7 min的条件下,接头强度可达31.2 MPa.     

镁/铝层状复合板材搅拌摩擦焊焊接行为

采用搅拌摩擦焊(FSW)方法对爆炸焊方法制备的镁/铝层状复合板进行焊接，对不同焊接速度条件下焊接接头的微观组织、物相以及力学性能进行分析。结果表明：镁/铝层状复合板的搅拌摩擦焊焊接接头界面连接效果良好，热机械影响区和热影响区界线不明显，搅拌区内镁、铝交替分布呈条带状，在搅拌区、热机械影响区和热影响区形成了Al₃Mg₂和Mg₁₇Al₁₂金属间化合物，焊接缺陷主要为界面处金属没有及时填充形成的隧道孔洞；焊接接头横截面硬度呈“W”形分布，搅拌区的硬度从铝侧→界面→镁侧逐渐降低；FSW焊接接头的抗拉强度最大可达94.5 MPa，伸长率为6.7%，断裂机理为金属间化合物的脆性断裂和金属基体镁/铝的韧性断裂。     

SiCP/Al复合材料的真空扩散钎焊

文中采用Al/Cu/Al复合箔扩散钎焊SiC_P/Al复合材料,采用SEM,EDS,XRD分析接头界面组织,研究了钎焊温度对接头界面组织及力学性能的影响,并结合Al-Cu二元相图分析接头形成机制.结果表明,固定连接压力为1 MPa,保温时间为10 min,当钎焊温度从590℃升至640℃,接头界面产物由Al₂Cu+αAl共晶组织转变为断续的Al₂Cu金属间化合物,Al-Cu液相向两侧母材扩散的距离增加,接头的抗剪强度呈现先增大后减小的变化趋势.当钎焊温度为620℃,保温时间为10 min,连接压力为1 MPa时,接头的抗剪强度达到最大值69 MPa.     

钛合金/Cu/不锈钢扩散焊界面化合物生长行为解析

采用拉伸、SEM扫描、能谱分析、XRD测试、热–动力学解析等手段,调查、研究了钛合金/Cu/304 扩散焊接头的力学性能、反应相种类、生成顺序及生长厚度. 结果表明,在焊接压力5.0 MPa下,接头的抗拉强度随焊接温度和时间的增加先增高后降低,在焊接温度1 223 K、时间3.6 ks时获得最高接头强度为163 MPa;过分提高温度和时间对接头性能不利. 用铜作中间层,在Cu/304界面侧基本未生成金属间化合物,而在钛合金/Cu界面间形成了由固溶体、金属间化合物Ti_xCu_y,Ti_xFe_y等组成的多层次过渡组织;由钛合金至不锈钢侧界面结构演化依次大致为Ti₂Cu,TiCu,TiCu₂,TiCu₃,TiCu₄,Ti₂Fe、FeTi,TiFe₂金属间化合物;生成的金属间化合物中Ti_xCu_y对接头强度的影响略显强于Ti_xFe_y化合物的趋势;根据推导的经验公式,通过调控温度及时间可以调控金属间化合物的层厚.     

表面毛化不锈钢与纯铝的真空扩散连接

采用冷金属过渡技术(CMT)对不锈钢表面进行毛化,在其表面制备高度为3 mm、分布密度为9个/cm2的毛刺,毛刺中心横向及纵向间距均为3 mm. 研究其与纯铝进行真空扩散连接接头的界面组织和性能,分析不同保温时间对接头组织和性能的变化规律. 结果表明,在扩散连接温度为600 ℃,保温时间为60 min,压力为3 MPa的工艺条件下,表面毛刺刺入铝母材内部,使得表面氧化膜有效去除,接头形成连续的Fe₂Al₅+FeAl₃界面反应层,相比不锈钢与纯铝的直接真空扩散连接,接头拉剪强度显著提高. 此外,在扩散连接温度一定时,随保温时间的增加,反应层厚度增加,接头拉剪强度呈现先增大后减小的变化趋势.     

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.     

表面毛化WC-Co硬质合金与铝的真空扩散连接

采用机械方法对WC-Co硬质合金表面进行焊前毛化加工,然后采用BNi2钎料对毛化后的硬质合金表面进行预涂覆处理,最终利用毛化凸台在铝中的压入及界面元素的扩散反应实现WC-Co硬质合金与铝的真空扩散连接. 结果表明,接头界面结构为:Al/Al₃Ni+Al₃Ni₂+Al₅Co₂/Co-Ni(s.s)/W-Co-Ni/WC-Co. 随着预涂覆温度的升高,W-Co-Ni化合物相的体积增大,界面由平齐向不规则演变;随着扩散温度的提高,Al₃Ni+Al₃Ni₂+Al₅Co₂层厚度增加. 当工艺参数增加时,接头抗剪强度呈现出先升高后降低的变化趋势,特别是当预涂覆温度为1 050 ℃,扩散连接温度为575 ℃,保温时间为90 min时,接头室温抗剪强度达到最大值51 MPa,明显高于未毛化接头的抗剪强度.     

碳化硅复合材料与碳钢钎焊接头的抗剪强度及微观结构

采用磁控溅射镀膜技术对碳/碳化硅复合材料(C/SiC)表面进行镀Ti金属化,以AgCu₂₈为钎料,无氧铜为中间层与碳钢进行钎焊连接. 研究无氧铜中间层、Ti膜厚度和钎焊温度对接头组织形貌和力学性能的影响. 结果表明,采用无氧铜中间层可有效降低接头的残余应力,提高接头强度,并阻挡C/SiC复合材料中的Si元素在钎焊过程中扩散至碳钢侧,防止了碳钢界面FeSi_x恶性反应层的形成. 在试验范围内,钛膜厚度和钎焊温度与接头抗剪强度之间均存在峰值关系. 860 ℃,3 μm Ti膜接头平均抗剪强度最高,达到25.5 MPa. 由剪切试样碳钢侧断口,可观察到大量平行断口方向的碳纤维和碳纤维脱粘坑. 断裂发生在C/SiC复合材料内部距界面约300 μm处. C/SiC界面反应产物以Ti₅Si₃为主,含少量TiC. 钎缝中有TiCuSi相生成.     

中间层对可伐合金4J29/钼组玻璃DM308激光焊接接头结合性能的影响

采用YLS-6000型光纤激光器对可伐合金4J29与钼组玻璃DM308进行激光焊接,研究了中间层对接头强度、界面结构和界面结合机理的影响,分析了界面元素的扩散行为. 结果表明,Mo-Mn-Ni中间层可以减少接头边缘较大的裂纹,Ni₂O₃-MnO₂-B₂O₃中间层可以减少玻璃侧的微裂纹和气泡数目;4J29/DM308激光焊接头承载能力最弱的部位为靠近玻璃侧,穿过气泡发生断裂,Mo-Mn-Ni中间层接头的抗剪切强度最大为10.96 MPa,Ni₂O₃-MnO₂-B₂O₃中间层接头抗剪切强度最大值为13.46 MPa;Ni₂O₃-MnO₂-B₂O₃中间层接头界面过渡层的厚度大约为30 ~ 40 μm,过渡层存在明显的枝晶生长,接头界面XRD相分析结果表明,界面过渡层为Fe和Si立方晶系的复合氧化物FeSiO₃和Fe₇SiO₁₀,接头界面EDS分析结果表明,Fe,Co,Ni等元素在整个界面区域内发生了扩散融合,界面结合主要靠化学反应和元素扩散连接.     

Ti-Cu复合中间层在钨/CLAM钢扩散连接中的性能

采用Ti-Cu复合中间层扩散连接钨与CLAM钢,在30 MPa、1h和800～950 ℃的条件下,成功获得了W/Ti-Cu/CLAM钢接头.接头界面连接良好,中间层区域发现有Ti2Cu或TiCu4等金属间化合物产生.TiC脆硬层使得中间层/钢界面处的硬度远高于钢母材,同时造成了接头处钢母材的失C并软化现象.随焊接温度的...     

焊接时间及焊接温度对Sn35Bi0.3Ag/Cu焊接接头性能的影响

分别在不同焊接时间和不同焊接温度下制备了Sn35Bi0.3Ag/Cu焊接接头,采用扫描电子显微镜(SEM)、万能拉伸试验机、超声波成像无损探伤检测仪等测试手段,研究了焊接时间(1～9 min)和焊接温度(210～290℃)对Sn35Bi0.3Ag/Cu焊接接头微观结构和力学性能的影响.结果表明,在焊接过程中,Cu元素扩散到焊接界面处,形成了(Cu₆Sn₅,Cu₃Sn)界面层,同时发现生成的Ag3Sn相能够抑制界面层的生长.随着焊接时间的延长或焊接温度的升高,反应层变厚,抗剪强度先增大后减小.对焊接接头断口形貌分析发现,焊接接头的断裂由Bi相颗粒及Cu₆Sn₅颗粒共同作用.焊接接头的断裂发生在IMC/焊料一侧,Bi相颗粒及Cu6Sn5颗粒共同影响着接头的抗剪强度.此外,当焊接时间为3 min、焊接温度为230℃时,接头的钎着率最大,为99.14%,抗剪强度达到最大值,为51.8 MPa.     

采用冷喷涂铜涂层做中间层的镁合金与钢共晶接触反应钎焊工艺及接头性能

采用厚度为50 μm的冷喷涂铜涂层作为中间层,研究了连接温度和保温时间对AZ31B镁合金/钢异种金属接触反应钎焊接头剪切强度的影响规律.通过金相显微镜、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、显微硬度和剪切强度试验,研究了AZ31B镁合金/钢钎焊接头界面微观组织和力学性能.结果表明,当连接温度为530℃,保温时间为60 min时,接头剪切强度达到最大值36.9 MPa.AZ31B镁合金/钢钎焊接头界面反应产物主要为Mg₂Cu,α-Mg固溶体和Mg-Cu-Al三元相.Mg-Cu-Al三元相的尺寸和分布,以及08F钢侧是否存在Mg₂Cu共晶相共同决定了接头的强度.由钎焊接头断口可知,最佳工艺参数下断裂方式为脆性断裂与韧性断裂的混合方式.     

SiC陶瓷真空钎焊接头界面结构及机理分析

采用Ti-Zr-Ni-Cu钎料对SiC陶瓷进行了真空钎焊,研究了SiC陶瓷真空钎焊接头的界面显微组织和界面形成机理.试验中采用扫描电子显微镜(SEM)对接头组织进行了观察,并进行了局部能谱分析.结果表明,接头界面产物主要有TiC,Ti₅Si₃,Zr₂Si,Zr(s,s),Ti(s,s)+Ti₂(Cu,Ni)和(Ti,Zr)(Ni,Cu)等.接头的界面结构可以表示为:SiC/TiC/Ti₅Si₃+Zr₂Si/Zr(s,s)/Ti(s,s)+Ti₂(Cu,Ni)/(Ti,Zr)(Ni,Cu).钎焊过程分为五个阶段:钎料与母材的物理接触;钎料熔化和陶瓷侧反应层开始形成;钎料液相向母材扩散、陶瓷侧反应层厚度增加,钎缝中液相成分均匀化;陶瓷侧反应层终止及过共晶组织形成;钎缝中心金属间化合物凝固.在钎焊温度960℃,保温时间10 min时,接头抗剪强度可达110 MPa.