Si_3N_4/Ni和Si_3N_4/Ni_3Al的界面固相反应

使用扫描电子显微镜、电子能谱仪、X射线衍射等研究了在N2气氛中1150℃×10 h等温热处理的Si3N4/Ni,Si3N4/Ni3Al平面偶界面固相反应区的形貌、成分分布、显微结构及相组成。结果表明:Si3N4/Ni界面固相反应形成约20μm厚的反应区,反应区主要由Ni3Si构成,其中分布着大量细密的孔洞;而Si3N4/Ni3Al界面固相反应形成约2μm厚的反应区,反应区具有比Ni3Al高得多的Al含量,反应区由NiAl及Ni3Si构成。Si3N4/Ni3Al具有比Si3N4/Ni高得多的界面化学相容性。     

Ti/Cu/Ti部分瞬间液相连接Si_3N_4的界面反应和连接强度

用Ti/Cu/Ti多层中间层在 12 73K进行氮化硅陶瓷部分瞬间液相连接 ,实验考察了保温时间对连接强度的影响。用SEM ,EPMA和XRD对连接界面进行微观分析 ,并用扩散路径理论 ,研究了界面反应产物的形成过程。结果表明 :在连接过程中 ,Cu与Ti相互扩散 ,形成Ti活度较高的液相 ,并与氮化硅发生反应 ,在界面形成Si3N4 /TiN/Ti5Si3 Ti5Si4 TiSi2 /TiSi2 Cu3Ti2 (Si) /Cu的梯度层。保温时间主要是通过影响接头反应层厚度和残余热应力大小而影响接头的连接强度     

SOLID REACTION BETWEEN PRESSLESS SINTERED Si_3N_4 SUBSTRATE AND Ti-DEPOSITED FILM

The chemical reaction at solid state between the pressless sintered Si_3N_4 substrate and Ti-de-posited film has been studied by X-ray diffraction analysis.The reaction all depends upon thetemperature.It seems no reaction below 973 K:Ti_2N and Ti_5Si_3 form from 1073 to 1123 K:TiN and Ti_5Si_3 form at 1173 K,TiN and Ti_5Si_4 form at 1273 K;while the titanium film di-minishes completely.The lattice parameter of Si_3N_4 is unchanging thrioughout postannealing.This implies that the Ti atoms never dissolve into the Si_2N_4 lattice.     

Joining of Si_3N_4-Si_3N_4 using CuNiTi alloy brazing filler

01lltrodnotionOwingtoitssuperiormechanicalproperties,thesiliconnitrideceramicisbecomingoneofthemostpotentialstructurematerialsinengineeringapplications.Insomecases,theSt3N4ceramicusuallyneedstobejoinedwithitselformetals.Recently,theAgCuTibrazingfillerInetalshavebeentvidelyusedl'-,I,buttheycontainratherhighquantityofAgupto57%Whichisanexpensivekindofmetal.Therefore.itisnecessarytodevelopanewkindofbracingfillerInetalsx\'ithsimil:ll'propertiestothatofAgCuTibrazingalloysbutwithoutsilver.Thewe…     

无压烧结Si3N4与表面镀钛膜之间的固态化学反应过程

用X射线衍射技术研究了在Si_3N_4陶瓷与表面镀钛膜之间的固态化学反应过程,当反应温度不超过973K时,Ti与Si_3N_4之间不反应;温度在1073—1123K时,反应产物为Ti_2N和Ti_5Si_3,温度达到1173K时,反应产物为TiN和Ti_5Si_4,温度达到1273K时,反应产物为TiN和Ti_5Si_4。在整个反应过程中,Si_3N_4陶瓷基体相的晶格常数未发生变化,说明Ti原子不能溶入Si_3N_4陶瓷的晶格之中。     

用非晶态合金作中间层对Si_3N_4陶瓷进行扩散焊连接

研制了两种非晶态物质Ｃｕ_（５０）Ｔｉ_（５０），Ｃｕ_（５０）Ｔｉ_（５０）Ｂ作为对Ｓｉ_３Ｎ_４扩散焊连接的中间层材料．研究结果表明：用非晶态作为中间层可改善工艺条件，降低扩散焊温度；非晶态中间层接头比其相应晶态中间层接头的剪切强度有明显提高．其中硼对提高接头剪切强度贡献很大．用非晶态Ｃｕ_（５０）Ｔｉ_（５０）Ｂ作中间层时，接头强度最高可达３４０ＭＰａ用晶态和非晶态Ｃｕ_（５０）Ｔｉ_（５０），Ｃｕ_（５０）Ｔｉ_（５０）Ｂ作中间层对Ｓｉ_３Ｎ_４进行扩散焊连接的机制是：活性元素Ｔｉ向陶瓷界面扩散和富集并与Ｓｉ_３Ｎ_４发生反应生成界面相ＴｉＮ，ＴｉＳｉ_２等．从而实现连接．     

Ti／Cu／Ti部分瞬间液相连接Si3N4的界面反应和连接强度

用Ti/Cu/Ti多层中间导在1273K进行氮化硅陶瓷部分瞬间液相连接,实验考察了保温时间对连接强度的影响,用SEM,EPMA和XRD对连接界面进行微观分析,并用扩散路径理论,研究了界面反应产物的形成过程,结果表明：在连接过程中,Cu与Ti相互扩散,形成Ti活度较高的液相,并与氮化硅发生反应,在界面形成Si3N4/TiN/Ti5Si3 Ti5Si4 TiSi2/TiSi2 Cu3Ti2(Si)/Cu的梯度层,保温时间主要是通过影响接头反应层厚度和残余热应力大小而影响接头的连接强度。     

Ti箔厚度对Si3N4/Ti/Cu/Ti/Si3N4部分瞬间液相连接界面结构及强度的影响

采用Ti／Cu／Ti中间层在l273K、180min的条件下，改变Ti箔厚度进行Si3N4陶瓷的部分瞬间液相(PTLP)连接，讨论Ti箔厚度对界面结构及连接接头强度的影响，用扫描电镜、电子探针对连接界面区域进行了分析。结果表明，在试验范围内，Ti箔厚度为10μm时Si3N4／Ti／Cu／Ti／Si3N4接头的室温强度最高，为210MPa。PTLP连接时，当连接温度和时间不变，且连接时间能保证等温凝固过程充分进行的条件下，Si3N4／Ti/Cu／Ti／Si3N4连接界面结构、反应层厚度、等温凝固层厚度随着Ti箔厚度改变而改变。     

Si3N4／Cu68Ti20Ni12的界面结构及连接强度

采用Cu68Ti20Ni12钎料进行了Si3N4／Si3N4的活性钎焊连接。结果表明：钎焊温度和时间对连接强度有重要影响；在1373K，10min的连接条件下，Si3N4/Si3N4连接强度达到最大值289MPa。通过对Si3N4／Cu68Ti20Ni12界面区的微观分析：发现Ti，Ni明显向Si3N4方向富集，相对Ni而言，Ti的富集区更靠近Si3N4陶瓷，而Si则向钎料方向扩散，Cu在接头中心富集：界面区存在2层反应层，反应层Ⅰ为TiN层，而反应层Ⅱ则由TiN，Ti5Si4，Ti5Si3，Ni3Si及NiTi化合物组成。     

SiC/Ti6Al4V复合材料界面反应产物的形成序列及扩散路径

通过SiC/Ti6Al4V钛基复合材料的制备及在不同条件下的热处理试验，利用SEM，EDS及XRD分析技术研究复合材料界面反应产物相的形成及反应元素的扩散路径。结果表明：反应元素如C，Ti，Si在界面反应层中出现浓度波动，合金元素Al并没有显著扩散进入界面反应产物层，而是在界面反应前沿堆积，其界面反应产物被确认为Ti3SiC2，TiCx，Ti5Si3C，和Ti3Si；在界面反应初期，存在着TiC＋Ti5Si3Cx双相区，当形成各界面反应产物单相区时，SiC／Ti6Al4V复合材料界面反应扩散的完整路径应为：SiC ｜ Ti3SiC2 ｜ Ti5Si3Cx ｜ TiCx ｜ Ti3Si｜ Ti6Al4V＋TiCx；界面反应产物层的生长受扩散控制，遵循抛物线生长规律，其生长激活能Q^k及k0分别为290.935 kJ·mol^-1,2.49× 10^-2 m·s^-1/2.     

界面无氧化膜条件下氮化硅陶瓷和铝溶液的反应

采用一种新的界面无氧化方法,将氮化硅陶瓷浸入铝熔液后移动以除去界面氧化膜,采用X射线衍射、扫描电子显微镜及透射电子显微镜等方法研究氮化硅陶瓷和铝熔液之间的界面反应.研究结果表明,该方法能够有效除去界面氧化膜,使铝和氮化硅陶瓷直接反应生成AlN,但反应很缓慢,明显慢于Si_3N_4/Al薄膜体系以及压实的氮化硅-铝混合粉末体系的反应,界面存在着未反应、铝原子直接生长于氮化硅晶体之上的界面的连接状态.氮化硅陶瓷与铝的直接反应一方面会破坏氮化硅晶格结构,使氮化硅陶瓷腐蚀,缩短使用寿命;另一方面却可促进氮化硅和铝的润湿及连接,有利于制备高性能复合材料.     

Dynamic study in partial transient liquid phase bonding of Si3 N4

Dynamics in partial transient liquid phase bonding ( PTLP bonding) of Si3N4 ceramic with Ti/Cu/Ti multiinterlayer was systematically studied through micro-analysis of joint interfaces. The results show that growth of reaction layer and isothermal solidification procession do at the same time. Growth of reaction layer and moving of isothermal solidification interface obey the parabolic law governed by the diffusion of participating elements during the PTLP bonding. Coordination of the above two dynamics process is done through time and temperature. When reaction layer thickness is suitable and isothermalsol idification process is finished, the high bonding strength at room temperature and high temperature are obtained.     

Ti/Ti_3SiC_2复合材料的界面结构

研究了Ti_3SiC_2和Ti在1573K、20MPa压力下的相互联接及界面结构。结果表明在该温度下二者之间可以相互联接并形成反应层,反应层的主要成分是Ti_5Si_3和TiC_x,各层之间有明显的界面存在,在界面两端硅含量的变化十分明显。     

Si3N4/AgCu/TiAl钎焊接头界面结构及性能

采用AgCu非活性钎料实现了Si3N4陶瓷与TiAl基合金的钎焊,确定接头的典型界面组织结构为:TiAl/Ti3Al+Ti(s,s)/AlCuTi/Ag(s,s)+AlCu2Ti/Ti5Si3+TiN/Si3N4陶瓷。钎焊过程中,活性元素Ti从TiAl母材溶解到钎料中与Si3N4陶瓷发生反应润湿,实现了TiAl与Si3N4陶瓷的连接。随着钎焊温度的升高及保温时间的延长,靠近Si3N4陶瓷的TiN反应层厚度增加,Ag基固溶体中弥散分布的AlCu2Ti化合物聚集长大成块状,导致接头性能下降。当钎焊温度T=860℃,保温时间为5min时接头抗剪强度达到最大值124.6MPa。基于反应热力学及动力学计算TiN层反应激活能Q约为528.7kJ/mol,860℃时该层的成长系数KP=2.7×10-7m/s1/2。     

Study on interfacial structure and strength of Si3 N4/Ti/Cu/Ti/Si3 N4 PTLP bonding

Partial transient liquid-phase bonding (PTLP bonding) of Si3N4 ceramic with Ti/Cu/Ti multi-interlayer is performed with changing the thickness of Ti foil. The influence of Ti foil thickness on interface structure and joint strength was discussed. The joint interface structures are investigated by scanning electron microscope (SEM) and energy dispersion spectroscopy(EDS). The results show that the maximum joint strength of 210 MPa is obtained at room temperature in the experiments. When joining temperature and time are not changed and the process of isothermal solidification is sufficient,interface structure, reaction layer thickness and isothermal solidification thickness change with the thickness of Ti foil.     

Ti对金属间化合物增强陶瓷钎焊接头组织与性能的影响

利用Ag—Cu—Ti加Ni、Ti复合中间层钎焊技术连接Si3N4陶瓷，通过原位生成金属间化合物的方法，增强钎缝。结果表明，Ti箔厚度对接头的组织及性能都有重要的影响。Ti箔的厚度对接头组织的影响主要体现在钎缝组织和界面反应层结构。Ti箔的厚度较小时，有利于金属间化合物的形态及分布，但是不利于形成有效的反应层。Ti箔厚度过大时，则对金属间化合物的形态、分布以及界面反应层均产生不利的影响。     

采用复合钎料钎焊Si3N4陶瓷

采用TiN／Ag—Cu—Ti复合钎料连接Si3N4陶瓷材料，采用扫描电镜观察了接头组织。TiN颗粒与Ag—cu组织结合紧密，并未与钎料基体进行反应，在钎缝中分布比较均匀，形成了局部金属基复合材料组织。由于颗粒与液态钎料之间能够形成较强的毛细作用，提高了活性元素Ti扩散的能力，Ti元素能够充分扩散到钎料与母材的界面上进行反应，生成一层致密的反应层。接头抗剪强度表明，在一定范围内，采用复合钎料可以明显提高接头强度。     

陶瓷/AgCuTi/不锈钢钎焊连接界面组织与结构

采用Ag-Cu-Ti钎料对日用陶瓷与1Cr18Ni9Ti不锈钢进行了钎焊连接.用扫描电镜、能谱仪以及X射线衍射仪对接头的微观组织形貌、特征点的成分以及钎焊接头的物相等进行了分析研究.结果表明,接头界面处形成了多种化合物,包括TiO,TiSi_2,Ti_5Si_3和Fe_2Ti.当温度为850℃,保温时间为5 min时,接头界面结构为1Cr18Ni9Ti不锈钢/Fe_2Ti/Ag[s,s]+Cu[s,s]+Fe_2TiO+Ti_5Si_3+TiSi_2/陶瓷.当钎焊温度较高或保温时间较长时,界面反应层厚度增加,界面中基体相Ag[s,s],Cu[s,s]所占比例显著减小.

Abstract：

Domestic ceramics and lCrl8Ni9Ti stainless steel were brazed using Ag-Cu-Ti filler metal. Microstructure, the component of characteristic points and the phases of brazing joints were studied by scanning electronic microscopy ( SEM) , energy distribution spectrometer (EDS) and x-ray diffraction (XRD). The results show that several kinds of intermetallics such as TiO_2, TiO, TiSi_2 , Ti_5 Si_3 and Fe_2 Ti were formed. The interfacial structure of joints is 1Cr18Ni9Ti stainless steel/Fez Ti/Ag[ s, s] + Cu[s,s] + Fe_2Ti/TiO_2 + TiO + Ti_5Si_3 + TiSi_2/ceramics when brazing temperature and time are 850 ℃ and 5min, respectively. The depth of interfacial reactive layer increases and the ratio of matrix phase Ag [ s, s ], Cu [ s, s ] which are in the middle of interface reduces evidently as brazing temperature is very high or holding time is very long.     

EFFECT OF Ti CONTENT ON THE MICROSTRUCTURE AND PROPERTIES OF Si_3n_4/Si_3N_4 JOINT BRAZED USING Cu-Zn-Ti ALLOY

1.IntroductionWiththedevelopmentofaerospace,energyandelectronicindustries,advancedmaterialsarebecomingmoreandmoreimPOrtant.CerdricmaterialshavevariousadVantagessuchashighthermalresistance,corrosionresistanceandwearresistance,whichcansatisfymanyindustryreqUirements.However,becauseOfthehighbrittlenessandPOOrmachiningproperties,cerawhcmaterialsisverydifficulttobeusedasthestructurecomponentswithlargesizeorcomplicatedshapes.Therefore,weldingofceradricmaterialsisoneofthekeytechniqUesfortheirappl…     

电场激活Ti/Ni扩散偶连接界面相变规律与力学性能的研究

本试验采用电场激活扩散连接技术(FADB)实现了Ti/Ni的扩散连接。研究了Ti/Ni两种材料发生界面扩散反应时新相的生成规律及其对连接强度的影响。利用扫描电子显微镜及能谱仪观察和分析了扩散层的显微组织、相组成和界面元素分布。采用万能试验机对扩散层的抗剪切性能进行了测试。研究结果表明,在电场作用下,Ti与Ni通过固相扩散形成了良好的冶金结合界面,界面处金属间化合物的生成次序依次为Ni3Ti、Ni Ti2、Ni Ti。当扩散温度≥750℃时,Ti表现出超塑性和良好的扩散性,促使扩散层中的Ni3Ti转变成富钛层,该富钛层的形成有利于接头强度的提高。界面的剪切强度随着电流的增大而增大,当电流为930~1200 A时,界面的剪切强度可达90.54 MPa。