Co-Zn扩散偶的界面迁移

采用铆钉法制备了界面为曲面的Co-Zn扩散偶,利用光学显微镜观察了扩散偶界面特征,并测量了扩散层厚度.研究结果表明,经过扩散热处理,Co-Zn扩散偶界面处形成了一个扩散溶解层,该扩散溶解层的厚度随温度的升高和保温时间的延长呈增大趋势.在扩散偶热处理过程中,Co/Zn界面处形成的扩散溶解层向锌侧迁移的速度较大,出现了明显的kirkendall效应.     

Cu/Zn扩散偶的实验研究

用铆钉法将块体铜和块体锌制成Cu／Zn扩散偶，经真空炉扩散处理后，在扩散偶Cu／Zn界面处形成一个既不同于铜也不同于锌的扩散层。实验表明，除扩散温度和时间对扩散层有影响外，扩散偶的几何尺寸对扩散层的形成也有影响。扩散偶中锌销子的直径越小，形成扩散溶解层的速度越快，扩散厚度越大。     

Al-Fe液/固复合界面扩散溶解层研究

采用镶嵌式扩散偶技术制备了Al-Fe扩散偶,在Al熔点以上Fe熔点以下进行扩散热处理,研究了Al-Fe液/固界面扩散溶解层的组织结构演变、形成机理及生长规律。实验结果表明,Al-Fe扩散偶扩散热处理后的组织结构为Al+FeAl3/FeAl3/Fe2Al5/Fe;Fe2Al5层是保温过程中第一个出现的也是唯一出现的连续单相层,FeAl3层则是在冷却过程中形成;Al基中存在针状的和条状的FeAl3析出相,从界面附近到远离界面,析出相的密集程度和尺寸都逐渐小;在相同的保温时间下,热处理温度与扩散溶解层厚度之间存在指数关系;在相同的热处理温度下,保温时间与扩散溶解层厚度偏离抛物线关系。     

电场作用下AZ31B/Cu扩散界面的结构及性能

采用电场激活扩散连接技术(FADB)实现了AZ31B/Cu的扩散连接.利用SEM、EDS和TEM分析了扩散溶解层的显微组织、相组成和界面元素分布.采用万能试验机对连接界面的抗剪切性能进行了测试.结果表明:AZ31B与Cu通过固相扩散形成了良好的冶金结合界面,扩散温度低于475℃时扩散溶解层由MgCu2、Mg2Cu和MgCuAl组成,此时接头的薄弱环节为Mg2Cu.扩散温度为500℃时扩散溶解层由Mg2Cu、(α-Mg+ Mg2Cu)共晶组织和MgCuAl组成,共晶组织的形成导致接头的抗剪强度进一步降低,并成为新的薄弱环节.当扩散温度为450℃,保温时间为30min时,界面的抗剪强度随保温时间的延长先增大后减小,最大可达40.23MPa.     

热处理对冷轧铜铝复合板材界面扩散层结构的影响

用SEM、TEM、微区XRD等手段分析了复合板界面扩散层的形貌和结构,研究了热处理工艺对冷轧铜铝复合板材界面扩散层结构的影响,讨论界面扩散层形成规律。研究表明,冷轧铜铝复合板经过扩散热处理后,在复合界面形成具有扩散性质的界面层,随着热处理时间的延续,界面扩散层由最初的单层逐渐生长为三层,进一步延长热处理时间,界面层的层数不变,厚度略有增加;界面层含有q(Al2Cu)相、h2(AlCu)相和g2(Al4Cu9)相等金属间化合物;界面扩散层结构为:铝侧的Al-Cu固溶体与q(Al2Cu)相复合层、h2(AlCu)相层和铜侧的Cu-Al固溶体与g2(Al4Cu9)相复合层。     

Cu互连中Ta/Ta-N和Ti/Ta-N双层膜的扩散阻挡性能比较

采用磁控溅射法在SiO2/Si基底上沉积Cu/Ta/Ta-N及Cu/Ti/Ta-N薄膜,在高纯的Ar/H2气氛保护下对样品进行快速热退火处理,用XRD、SEM、EDS及四探针电阻测试仪(FPP)等分析测试方法对Ta/Ta-N和Ti/Ta-N双层薄膜的热稳定性及互扩散阻挡性能进行了比较分析。结果表明,当退火温度低于700℃时,Cu/Ta/Ta-N/SiO2/Si和Cu/Ti/Ta-N/SiO2/Si多层膜结构表面平整,方阻值均比较小(Cu/Ta/Ta-N/SiO2/Si约为0.175Ω/□,Cu/Ti/Ta-N/SiO2/Si约为0.154Ω/□);当退火温度到达700℃时,Cu/Ta/Ta-N/SiO2/Si试样开始出现Ta2O5和Cu3Si,由于Cu向基底扩散打破Si-Si和Si-O键,Si、O经扩散通道分别与Cu、Ta反应生成了Cu3Si和Ta2O5,表明Ta/Ta-N阻挡层开始失效;而Cu/Ti/Ta-N/SiO2/Si试样的Cu/Ti相界面形成了很薄的扩散溶解层——Cu4Ti、Cu4Ti3与Cu3Ti2,有力地阻断Cu向基底扩散的通道,从而提高了Ti/Ta-N双层膜的阻挡性能,使Ti/Ta-N双层膜对Cu的有效阻挡温度高达700℃。因此,Ti/Ta-N双层膜是一种良好的扩散阻挡层。     

Cu-In系中Cu11In9相的生长动力学研究

采用电沉积方法在Cu基底上制备一层In薄膜得到Cu-In扩散偶.将扩散偶在T=453K、503K和553K时分别进行t=20min、40min、60min和90 min的热处理.实验结果表明,在Cu-In扩散偶界面形成了不同厚度的金属间化合物层Cu11In9相;将Cu11In9相的厚度与热处理时间的关系接经验公式进行拟合,得到比例常数k和生长速率时间指数n;k和n值的大小表明,金属间化合物Cu11In9相层的生长速率受扩散和固态铜在液态铟中的溶解共同控制.     

Si3N4陶瓷/Nb/Cu/Ni/Inconel 600界面反应层形成机制研究

观察分析了Si3N4陶瓷/Nb/Cu/Ni/Inconel600界面处反应层的形貌、元素分布、反应层中的相结构、界面反应以及反应层的生长规律,研究了Si3N4陶瓷/Nb/Cu/Ni/Inconel600界面处反应层的形成机制.研究结果表明:在连接过程中,Cu层首先熔化,Nb、Ni向液态Cu中扩散溶解形成Cu-Nb-Ni合金,液态合金中的Nb和Ni向Si3N4表面扩散聚集并与Si3N4反应形成反应层;Si3N4侧的反应层主要物相是NbN和Nb、Ni的硅化物,Ni基合金侧反应相主要是NbNi3和Cu-Ni合金;在连接温度为1403 K的条件下,随着连接时间的增加,界面反应层厚度先快速增加,再缓慢增加.     

Ti(C,N)/Ni扩散焊接界面的组织和性能

以铜和铌作为中间夹层,真空扩散焊接Ti(C,N)/Ni,研究温度和时间等主要工艺参数对Ti(C,N)/Ni界面微观组织和性能的影响.结果表明,当扩散焊接的温度低于1273 K时,界面的夹层材料基本保持不变,界面的微观组织为Cu/Nb层状物,铜在镍中有少量扩散;而当扩散焊接的温度为1523K时,界面微观组织在初期为Ni8Nb的金属问化合物 离散析出的CuNi固溶体,到后期变为靠近Ti(C,N)侧为(Ti,Nb)(C,N) NbT(Ni,Ti,Cu)6 NbNia层,靠近Ni侧为NiCu NbNis层.这表明,液态Cu为过渡液相,通过Ni的溶解而形成CuNi过渡液相,加速了Nb在CuNi过渡液相中的溶解.由此产生的NiNbCu过渡液相能浸润Ti(C,N),并在界面处形成少量的(Ti,Nb)(C,N)固溶体合金,从而提高了界面的结合性能,界面剪切强度可达到140 MPa.     

SiC陶瓷与Ti合金的(Ag-Cu-Ti) -W复合钎焊接头组织结构研究

研究了在Ag,Cu,Ti粉末中加入W粉连接钛合金和SiC陶瓷的接头组织结构和接头状况.结果表明W颗粒均匀分布在钎缝的Ag相中,且未与Ag-Cu-Ti合金基体发生冶金反应,W颗粒的大小和形状基本上与加入前的粉末相当.在较低的钎焊温度和较短的钎焊时间下,能形成组织结构均匀、连接良好的复合接头,钎缝内Cu-Ti相较少,钎缝与钛合金界面形成了多层Ti含量呈梯度变化的Cu-Ti扩散反应层组成的扩散带.W的加入降低了接头热应力.而较高的钎焊温度和较长的钎焊时间,容易在近缝区的陶瓷中产生裂纹.由于扩散进入钎缝Ti量的增多,使得钎缝内形成很多长条形CuTi相组织,提高了与钎缝相邻的Cu-Ti扩散反应层的Ti浓度,并且钎缝内钛合金界面附近形成了没有W相的带状区域.     

Dissolution behaviour of Ti/Cu contact reaction

Abstract

This paper investigates the base metal dissolution behaviour of Ti/Cu contact reaction couples at temperatures of 880–940°C and holding times of 1–180 s. The results show that once the temperature reached the eutectic point of Ti and Cu (875°C), the liquid formed quickly. For Ti/Cu contact reaction couples, the formation of eutectic liquid phase had a direction affected by the contact assembly, i.e. the eutectic liquid phase formed first at the Cu side, and then spread along the depth direction of Cu. The width of the eutectic liquid zone when Ti was placed on Cu was wider than when Ti was placed under Cu. Also, the shape of the upper liquid zone was wave-like while the shape of the lower liquid zone was planar, the formation mechanisms of the two liquid zone are related to the spreading behaviour of the eutectic liquid at the Ti/Cu interface. The formation process of Ti/Cu eutectic liquid zone was similar to that of the traditional solid-state diffusion zone, and the relationship between the width of the liquid zone and holding time obeyed a square root law.     

Influence of post-weld heat treatment on microstructure and adhesion of Ti/Cu composite

It is well known that brittle interfacial intermetallics are typically present in laminated composites and degrade their mechanical performance. To investigate the relationship between intermetallics and mechanical properties, Ti/Cu-laminated composite plates prepared by explosive welding were studied with different heat treatments. A transition layer containing four zones of intermetallic phases, Cu₄Ti, Cu₄Ti₃, CuTi, and CuTi₂, was found at the interface between Ti and Cu after explosive welding. The intermetallics became thicker as the temperature of the heat treatment increased, especially for the CuTi phase. The sample treated at 473?K exhibited the highest bonding strength of 199.7?MPa, which was attributed to the elimination of residual stress during the welding and the diffusion of copper to improve interfacial bonding.     

Growth mechanism of compound at interface of Ti-6Al-4V joint brazed with 72Ag-28Cu filler alloy

Abstract

The growth process of Ti-Cu compound at the interface of a Ti-6Al-4V/72Ag-28Cu (wt-%) joint was analysed using X-ray diffraction, SEM, and energy diffraction spectra. According to the investigated results, when the joint was brazed for a relatively short holding time, atoms of Ti and Cu diffused into the interface would combine into Ti₂Cu by eutectoid reaction during the cooling stage. As the holding time is beyond the critical brazing time, Ti₂Cu compound decomposed owing to a large amount of Ti in the base metal dissolving into the brazing zone and the relatively gentle concentration gradient of Cu, thus resulted in the solid dissolving of Cu into Ti. In this case, the resulting joints exhibited high strengths. On the basis of the analysis mentioned above, a concept 'critical brazing time' was proposed.     

二维碳/碳化硅复合材料与铌合金的连接

实现了二维C/SiC与Nb合金NbHf10-1M的可靠连接. 连接时将Ti-Cu核心中间层与Cu辅助中间层构成的叠层结构置于C/SiC与Nb合金之间, 并采用了固相扩散连接与瞬间液相扩散连接(Transient liquid phase-diffusion bonding, TLP-DB)相结合的连接方法. 结果表明: 辅助中间层厚度>0.72mm时, 可以有效缓解接头热应力. 核心中间层在TLP-DB过程中形成的液相对C/SiC具有良好浸润性, 可渗入C/SiC基体, 并包裹位于核心中间层与C/SiC界面区域的C纤维. 接头剪切强度最高为14.1MPa.     

TiAl合金与高温合金的扩散焊接头组织及性能

采用直接扩散焊和加中间层的扩散焊方法进行了TiAl合金和高温合金异种材料组合的连接实验。在1000℃/20MPa/1h规范下直接扩散焊获得的TiAl/GH2036接头组织中存在大量未焊合的孔洞,接头室温剪切强度平均值仅有16MPa。采用Ti-Zr-Cu-Ni合金作为中间层在935℃加压3MPa保温10min和1h进行了TiAl/GH3536组合接头的液相扩散焊,获得的扩散焊缝中含有Ti3Al,NiTi等多种物相,中间层合金与两侧母材发生作用形成了具有一定厚度的反应层。在935℃/3MPa/1h规范下获得了与两侧母材结合良好的无缺陷扩散焊接头,室温剪切强度达到125MPa。     

Microstructure of the Al2O3/Al2O3 Joint Brazed with Cu-Zn-Ti Filler Metal

Microstructure and interface reactions of Al2O3 joints brazed by Cu-Zn-Ti alloy were studied by using SEM, EDS and XRD. The effects of brazing temperature and Ti content on interfacial reactions and microstructure were investigated, and the action of adding Zn into brazing alloy was also studied. TiO, Ti3Al and CuTi were formed at the interface of ceramics and the filler metal, while CuTi, Cu3Ti and alpha -Cu were found in the brazing. The thickness of the reaction layer increased with increasing of brazing temperature, under the same brazing process, the thickness increased with the Ti content.     

SiC纤维增强钛基复合材料界面反应机理

本文应用相图和扩散通道理论分析了SiC/Ti复合材料界面反应的过程及界面区微观形貌,SiC纤维的表面状态直接影响着SiC/Ti界面反应的扩散通道。在SiC纤维表面涂覆TiC,或涂覆碳基涂层使Ti₃SiC₂层优先形成,能有效地控制界面反应,保护SiC纤维,界面区中反应产物层的排列顺序不一定与扩散通道所示的相顺序一一对应。      

TA15/Ti2AlNb四层空心舵翼超塑成形/扩散连接工艺研究

目的 研究TA15/Ti2AlNb异种合金四层空心舵翼件成形/扩散连接工艺,获得合理的工艺参数,掌握塑性变形和扩散连接规律,推动异种合金轻量化中空结构件的应用。方法 采用MSC.Marc有限元仿真了TA15/Ti2AlNb异种合金四层空心舵翼超塑成形/扩散连接工艺过程,根据2种材料的高温变形规律优化出气压加载曲线,开展了空心舵翼的超塑成形/扩散连接实验研究,测试了舵翼的壁厚分布,分析了焊缝的金相组织。结果 成功制备了TA15芯板直立筋良好、三角区宽度仅1.1 mm的四层空心舵翼,面板最大减薄率为20.0%,芯板最大减薄率为54.2%,芯板与面板之间扩散连接区域的焊合率为46.8%～98.6%。结论 超塑成形/扩散连接工艺可制造TA15/Ti2AlNb异种合金空心结构,2种合金高温流动应力的显著差别避免了表面沟槽缺陷,但当整形压力和保压时间不足时,四层结构内各处扩散连接焊合率存在不稳定性。