SiCp/Al复合材料真空软钎焊接头性能研究

用自主研发的In-48Sn-1Ag新型无铅钎料对镀镍后体积分数为15％的SiCp/6063Al复合材料进行真空钎焊.钎焊温度为180、185、190、195、200℃,保温时间为15、20、25、30 min.通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、物相分析(XRD)及抗剪切强度测试等手段对钎料合金及钎焊接头的组织和性能进行分析.结果表明:钎料合金中主要存在In?Sn4、AgIn2、In3Sn相.接头剪切强度随钎焊温度和保温时间增加先增后降,当钎焊温度为190℃,保温时间为20 min时,钎焊接头的剪切强度最高,达16.61 MPa,此时钎料与复合材料表面的镍层结合最好,断口形貌以脆性断裂为主的脆-韧共存混合断裂.     

高体积比SiCp/6063Al复合材料真空钎焊工艺研究

采用Al-25Cu-8.5Si-0.3Y(质量分数/%)急冷钎料对镀镍高体积比SiC_p/6063Al复合材料进行真空钎焊,利用扫描电镜并结合EDS能谱分析对接头组织及断口形貌进行观察和分析,通过剪切试验探讨保温时间对接头剪切强度的影响。结果表明:镀镍层中的Ni元素与钎料中的Al、Cu发生化学反应并生成Al_3Ni_2和Al_3(CuNi)_2金属间化合物,说明6063Al合金/镀镍层/钎料箔三者之间通过相互扩散和溶解形成良好的冶金结合;在温度为550℃、保温30 min的条件下,获得最大的抗剪强度为121.34 MPa;断裂主要发生镀镍层与钎料的结合处,断口整体呈脆性断裂形式。     

钎焊温度对SiCp/Al复合材料焊接接头组织与性能的影响

采用真空钎焊方法研究钎焊温度对SiC_p/Al复合材料钎焊接头组织性能的影响。选用Al-Cu-Mg系钎料,添加一定量的Ni元素,通过分析钎料金相和测量断裂应变值选择最优钎料,比较不同钎焊温度下接头的金相组织,并对接头的剪切强度进行测试分析。结果表明:当Ni质量分数为3%时,钎料的断裂应变值最高、塑韧性最好,相应的甩带成型性能最好;当钎焊温度从560℃升高到600℃时,SiC_p/Al复合材料接头的剪切强度随温度的升高先增加后降低,在最佳钎焊温度为570℃、保温30 min时,接头剪切强度达到最大值,为40.49 MPa;当钎焊温度超过570℃时,随着钎焊温度的升高,钎料层中金属元素的合金反应加剧,生成的金属间化合物会残留在焊缝中并与周边增强相之间形成弱连接,降低接头强度。     

高硅铝与可伐合金异种材料的钎焊研究

针对高硅铝与可伐合金的异种材料焊接,采用真空钎焊方法探索温度对焊缝质量的影响。钎焊温度从560℃升高到600℃保温时间30 min,试验所用钎料为自制Al基钎料。结果表明:Al基复合材料接头的剪切强度随温度的升高而增加。在5个焊接温度下得到的焊接接头质量相差较大;焊接温度为560℃时接头剪切强度最低为9.5 MPa,焊接温度600℃时接头强度最高为94.6 MPa,焊接温度为560、570、580℃时断口为韧性断裂;焊接温度为590、600℃时断口为脆性断裂;随温度升高,钎料中的元素很好扩散到母材中,并且与母材中元素生成某些增强相,起到强化作用。     

钎焊时间对钛/铝基复合材料接头组织及性能的影响

采用Zn-Al钎料实现了TC4钛合金和55%SiCp/Al复合材料的非真空刮涂钎焊。借助扫描电镜和能谱分析等测试手段,分析了接头的显微组织结构。借助电子万能试验机对接头的剪切强度进行了测试。结果表明:接头中复合材料侧界面氧化膜完全消失;当焊接保温时间为5 min,复合材料中的SiC颗粒向钎缝中少量迁移;当焊接保温时间为20 min,复合材料中两种尺寸为10、50μm的SiC颗粒大量向钎缝中迁移;在钛合金侧表面只生成了一种金属间化合物TiAl3相,平均厚为2~10μm;剪切强度测试时试样接头均断裂于钎缝中,最高剪切强度可达163 MPa。     

SiC_p/101Al复合材料的氩气保护炉中钎焊

对SiC颗粒增强铝基复合材料SiCp/101Al的氩气保护炉中钎焊工艺及机理进行研究。结果表明,通过优化钎焊工艺参数,获得接头的剪切强度最大值可达90MPa;进一步对钎焊接头进行金相组织观察和钎缝相结构组成分析,钎缝组织致密,未发现有气孔、夹杂和微裂纹等缺陷,钎料和母材之间合金元素存在明显的互扩散,并且母材中有部分SiC颗粒过渡到钎缝之中;接头断口扫描观察显示,接头整体呈现韧性断裂特征。对钎焊接头的强度问题进行讨论。     

Ti-48Al-2Cr-2Nb合金非晶钎焊接头组织和力学性能研究

用Cu41.83Ti30.21Zr19.76Ni8.19非晶钎料对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金进行真空钎焊连接,利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射以及万能试验机研究接头的显微组织和力学性能。结果表明:在钎焊温度为880、940、970℃,保温时间为600 s下实现了TiAl合金连接,钎缝主要由Ti2Al、AlCuTi、(Ti,Zr)2(Cu,Ni)和α-Ti组成;在一定的保温时间下,增加钎焊温度会导致接头剪切强度先增大后减小;当钎焊温度为940℃、保温时间为600 s,接头的剪切强度达到最大值,为266 MPa。反应层厚度影响接头剪切强度,为更好地控制反应层厚度,建立界面反应层生长动力学方程。     

Sn-3.0Ag-0.5Cu-3.0Bi钎料对SiCP/6063Al复合材料真空钎焊接头组织的影响

采用自制Sn-3.0Ag-0.5Cu-3.0Bi合金对Si CP/6063Al复合材料进行真空钎焊。通过SEM、EDX实验方法分析钎料与化学镀镍后Si CP/6063Al复合材料真空钎焊接头的显微组织。结果表明:无铅钎料Sn-3.0Ag-0.5Cu-3.0Bi合金显微组织主要由富Sn相、共晶组织和单质Bi构成;其显微组织形成机制可以用化学亲和力来表征,元素间的化学亲和力参数越大,越容易形成化合物;Si Cp/6063Al复合材料真空钎焊后的焊缝组织致密,钎料对镀镍复合材料的润湿性良好;界面生成的IMC为(CuxNi1-x)6Sn5,其晶体结构与Cu6Sn5相似,只是部分Cu原子被Ni取代。     

镀镍高硅铝合金真空钎焊工艺研究

采用真空甩带方法制备厚为(30～80)μm的Al-20.0Cu-1.0Mg-5.0Si-0.4Ce箔状钎料,用于镀镍高硅铝合金的真空钎焊研究。通过对钎焊接头显微组织、剪切强度等的观察和分析,得到钎焊温度对接头性能的影响规律。结果表明:镀镍高硅铝合金用研制的钎料在真空钎焊条件下可获得致密的接头组织,钎料在镀镍高硅铝表面的润湿铺展性良好。在钎焊温度为530℃、保温30 min的钎焊工艺下,接头的剪切强度值最高,为49.35 MPa。钎料中的部分元素和母材表面的镀Ni层发生化学反应,钎料和母材间形成冶金结合。     

Cu对Sn9Zn-1Al2O3-xCu润湿6061铝合金的影响

研究Cu对Sn9Zn-1Al2O3-xCu(x=0,1.5,4.5,6.0)(质量分数,下同)复合钎料钎焊6061铝合金的影响,用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线能谱分析、维氏硬度计、万能试验机等,对钎料润湿行为、钎焊接头界面组织形貌、接头显微硬度、接头抗剪切强度和断口形貌进行研究,用第一性原理计算界面结构和界面差分电荷密度.结果表明:当Cu的质量分数为4.5％时,大量细小Cu5Zn8相出现在钎料中,Al4Cu3Zn界面固溶层最薄最平坦;相比Sn9Zn-1Al2O3,Sn9Zn-1Al2O3-4.5Cu钎料对6061铝合金的润湿面积提高27.18％;钎料和固溶层硬度分别提高31.05％和28.14％;接头抗剪切强度提高75.6％,抗剪切强度的提高是由于Cu5Zn8相的第二相增强作用;第一性原理计算显示,Sn9Zn-4.5Cu/Al2O3的界面结合更紧密;Sn9Zn-1Al2O3-4.5Cu钎料对6061铝合金的润湿性和钎焊性较佳.