采用银基活性钎料钎焊碳/碳复合材料

采用银基活性钎料（Ag-Cu-Ti）对二维层间增强型和三维正交增强型C/C复合材料进行了真空钎焊工艺试验，采用扫描电镜（SEM）观察了钎焊接头和连接界面的微观组织形貌，测定了各元素的面分布，对钎焊接头进行了室温压缩剪切性能试验和三点弯曲强度试验。结果表明：钎料中的元素Ti向钎料和C/C界面区扩散并富集，生成了含元素C的Ti2Cu化合物相，形成了钎料对C/C基体的良好润湿，可获得组织致密的接头，接头室温三点弯曲强度为：39MPa，抗剪强度为22MPa。     

层状结构TiAl合金钎焊组织及性能

目的揭示层状结构Ti Al合金薄板采用钎料Ti-Zr-Cu-Ni时,在钎焊过程中的扩散行为,以及钎焊后的组织和力学性能。方法对焊缝及周边区域进行电子扫描(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射分析(XRD),明确钎焊过程中的扩散行为以及钎焊接头组织;对钎焊后的层状Ti Al合金进行剪切试验和纳米压痕试验,评价焊缝的力学性能。结果采用Ti-Zr-Cu-Ni钎箔钎焊Ti Al合金板材,Al元素为主要扩散元素,从母材向焊缝进行扩散,在Ti Al合金与钎料界面处生成Ti_3Al金属化合物,在焊缝处生成(Ti,Zr)_2(Cu,Ni)(s,s),Ti_2(Cu,Ni)(s,s),(Ti,Zr)_2Ni(s,s)和α-Ti。焊后接头的剪切强度为252 MPa,裂纹在母材处生成,穿过焊缝扩展到另一侧母材区域发生断裂,焊缝区硬度值高于母材,为12.8 GPa。结论选用Ti-Zr-Cu-Ni钎料在930℃下进行钎焊,能够获得质量良好的接头。     

钎焊工艺参数对C/C复合材料/Cu/Mo/TC4钎焊接头微观组织的影响

在钎焊温度为820～940℃,钎焊时间为1～30min的条件下,采用TiZrNiCu钎料、Cu/Mo复合中间层对C/C复合材料和TC4进行了钎焊实验。利用扫描电镜及能谱仪对接头的界面组织进行了研究。结果表明:在较低工艺参数下,Cu/C/C复合材料界面结构为Cu/Cu51Zr14/Ti2(Cu,Ni)+Ti(Cu,Ni)+TiCu+Cu2TiZr/TiC/C/C复合材料。随着工艺参数的提高,TiCu和Cu2TiZr反应相逐渐消失,Ti(Cu,Ni)2新相生成,此时的界面结构为Cu/Cu51Zr14/Ti2(Cu,Ni)+Ti(Cu,Ni)+Ti(Cu,Ni)2/TiC/C/C复合材料。钎焊工艺参数较高时界面结构为Cu/Cu51Zr14/Cu(s.s)+Ti(Cu,Ni)2/TiC/C/C复合材料。随着钎焊温度的增加以及保温时间的延长,界面反应层Cu51Zr14和TiC反应层厚度增加。     

C/C复合材料的界面演化规律

研究了单丝界面和纤维束界面结构在细编穿刺C/C复合材料制备过程中的演化规律以及两种界面剪切强度随着生产周期增加的不同变化趋势.在C/C的制备过程中单丝界面和纤维束界面的形成速度不同,单丝界面优先得到完善,经过四个周期界面剪切强度既可达到最高水平;而束界面剪切强度在六个周期后才达到较高水平.     

几种高温钎料对C/C复合材料的润湿性研究

采用座滴法测试了10种钎料对C/C母材的润湿性.实验结果表明:随着活性元素Ti,Cr,V含量的提高,钎料润湿性逐渐改善.在Co-Ti和Ni-Ti钎料体系中,Ti元素的存在形式对钎料润湿性影响很大,Ti以固溶体形式存在,易于向C/C母材偏聚发生反应,从而提高润湿性,且润湿界面附近的Ti和C主要以TiC形式存在.采用PdNi-Cr-V-Si-B钎料的润湿界面中,活性元素Cr和V存在于扩散反应层中,推断Cr主要以Cr23C6形式存在,而V以V2C形式存在.当Cr和V同时加入钎料中,Cr向界面反应层扩散的倾向更明显.     

钎焊温度对纳米银焊膏真空钎焊Ni200合金接头组织与性能的影响

采用改进的多元醇法制备纳米银线焊膏,制得的银焊膏性质稳定,微观形貌多呈线状,通过XRD和DSC对其成分和熔点进行了测试分析。随后采用制得的银焊膏对镍合金片(Ni200)进行真空钎焊试验,分析钎焊温度对钎焊接头显微组织和力学性能的影响规律。结果表明,增加钎焊温度可以提高钎焊接头内烧结组织的致密度,促进界面处原子间的互扩散作用,从而提高钎焊接头的抗剪强度。但温度过高时,接头性能略有下降。钎焊接头的抗剪强度在850℃时达到最大值42.5 MPa,较300℃时的抗剪强度增加了约912%。     

增强毡C/C复合材料的结构和性能

设计了两种不同结构的预制体,即碳布 碳毡(1#预制体)、无纬布 碳毡(2#预制体),经化学气相沉积(CVD)与浸渍树脂相结合的致密化工艺制备出了高密度的增强毡C/C复合材料.结果表明:1#、2#预制体制备的C/C材料表现出了良好的力学性能,其拉伸强度分别达61.25MPa和53.12MPa,其中2#材料的拉伸破坏表现出了假塑性.结合材料的微观形貌研究了预制体结构、界面对C/C复合材料拉伸性能的影响.     

CuZn钎料钎焊白口铸铁润湿性及动力性能

研究了ＣｕＺｎ系钎料钎焊白口铸铁润湿性及力学性能。结果表明,含Ｚｎ３８％ＣｕＺｎ钎料润湿性和剪切强度最高。ＣｕＺｎ系钎料在白口铸铁表面的润湿性和钎缝剪切强度低于在３５＃钢表面的润湿性和钎缝剪切强度。白口铸铁向钎料过度溶解所造成的溶蚀,是钎料润湿性差和接头强度低的主要原因。     

高体积比SiCp/6063Al复合材料的铝基钎料制备及钎焊工艺研究

采用快速甩带技术制备了(Al-10Si-20Cu-0.05Ce)-1Ti(质量分数/%)急冷箔状钎料,并对60%体积分数的SiCp/6063Al复合材料进行真空钎焊实验,然后对钎料及接头的显微组织与性能进行测定和分析。结果表明,急冷钎料的微观组织细小、成分均匀,厚80~90μm,主要包含Al、CuAl2、Si和Al2Ti等相。当升高钎焊温度(T/℃)或延长保温时间(t/min),SiCp/钎料界面的润湿性改善,6063Al基体/钎料间互扩散和溶解作用增强,接头连接质量逐渐提高。当T=590℃、t=30min时,接头抗剪强度达到112.6 MPa;当T=590℃、t=50min时,少量小尺寸SiCp因液态钎料排挤而分散于钎缝,因加工硬化而使接头强度递增7.3%。然而,当T≥595℃、t≥60min时,SiCp偏聚于钎缝,导致接头组织恶化,且剪切断裂以脆性断裂为主。综合考虑钎焊成本与接头强度使用要求,确定最佳钎焊工艺为590℃、30min。     

NiCuMn对C/Al扩散焊界面结合性能的影响

研究了高强碳纤维镀Ni和镀NiCuMn对C/Al扩散焊界面结合性能的影响,重点分析了Mn元素提高C/Al界面结合性能的机理,并根据不同锰含量下的δ和σc值,建立了δ与σc的数学模型。     

Microstructure and phase constitution near the interface of Cu/Al vacuum brazing using Al-Si filler metal

Brazing of Cu to Al using Al-Si filler metal has been carried out by vacuum brazing technology. The microstructure and the phase constitution in Cu/Al joint were studied by means of metallography, electron probe microanalyser (EPMA) and X-ray diffraction (XRD). Experimental results obtained showed that two kinds of intermetallic compounds (IMCs) are formed near the interface of copper and brazing seam region and those are Cu₃Al₂ and CuAl₂ phases. Moreover, ε-Cu₁₅Si₄, Al-Si and CuZn₂ are formed on the α-Al solid solution in the brazing seam region. Technology parameters of vacuum brazing were: brazing temperature T=590-610 °C, vacuum level 10⁻³ Pa, holding time t=5-10 min.     

Zr-Cu-Ni非晶钎料真空钎焊TiAl合金/316L不锈钢接头的界面组织与剪切性能

采用自主设计制备的Zr-42.9Cu-21.4Ni非晶钎料对TiAl合金和316L不锈钢进行真空钎焊,研究钎焊温度和钎焊时间对TiAl合金/316L不锈钢异种金属接头微观组织和剪切性能的影响。结果表明：钎缝界面可以划分为6个不同的反应层。1040 ℃/10 min下制备的钎焊接头从TiAl合金到316L不锈钢侧界面组织依次为γ(TiAl)+AlCuTi/α₂(Ti₃Al)+AlCuTi/AlCu+ZrCuNi+FeZr/Cu₈Zr₃+ZrCuNi+TiFe+Fe₂Zr/FeZr+Fe₂Zr+TiFe₂+ZrCu/α-(Fe, Cr)。随着钎焊温度的升高,接头的抗剪强度先升高后降低。当钎焊温度为1040 ℃和钎焊时间25 min时,接头抗剪强度达到最大值162 MPa。断口分析表明,接头在FeZr+Fe₂Zr+TiFe₂+ZrCu界面处萌生,沿着Cu₈Zr₃+ZrCuNi+TiFe+Fe₂Zr和α-(Fe, Cr)扩展,呈解理断裂。     

整体毡碳/碳复合材料的高温剪切性能研究

运用双槽口剪切试验方法测试了碳纤维增强碳基复合材料(C/C)在室温、700℃、1000℃、1400℃下的剪切强度,并用扫描电子显微镜(SEM)观察了材料的原始组织形貌和断口微观形貌。结果表明:材料的剪切强度在一定范围内随温度的升高而增加,材料Z向的剪切强度优于XY向。通过SEM观察分析可知,材料XY向和Z向纤维的含量明显不同;室温下,C/C复合材料的破坏形式有纤维拔出及断裂,而高温下,失效形式主要为纤维的拔出、纤维/基体界面脱粘等。     

单向C／C复合材料的界面层对其力学性能的影响

利用０．８Ｔ强磁场处理单向Ｃ／Ｃ复合材料的中间相沥青基体后发现其界面层呈ＴＯＧ弱界面结构，弯曲强度稍有下降，其韧性却有较大幅度的提高，并进一步分析研究了造成的原因。     

Microstructure and strength of high nitrogen steel joints brazed with Ni-Cr-B-Si filler

Brazing of high nitrogen austenitic stainless steels was carried out by using Ni-Cr-B-Si filler metal. The effects of brazing temperature (1020–1100°C) on the microstructure and shear strength of the joints were investigated. The results show that BN compounds with hexagonal structure are formed at the interface by the reaction of N from substrate and B from filler. The brittle Cr₅B₃ compounds with high microhardness are observed in the centre of brazing seam. The BN content increases and the Cr₅B₃ content decreases with the increase in brazing temperature. However, the content of BN compounds played a determinable role on the joint strength. The optimal shear strength of joints was 176.7?MPa when the joining temperature was 1020°C.     

C/C复合材料不同基体炭的微观结构

借助偏光显微镜、扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪对C/C复合材料不同基体炭的微观结构进行了研究。结果表明:不同基体炭在偏光显微镜下呈现出不同的光学活性度,其平均光学活性度依次由普通沥青炭、热解炭的光滑层、热解炭的粗糙层、中间相沥青炭逐渐增强;在SEM下,普通沥青以"葡萄状"结构为主,热解炭分为块状和"皱褶状"片层状结构,中间相沥青炭为形状各异的片层条带状结构;在HRTEM下,中间相沥青炭的晶格条纹排列规整,是一种长程有序的晶体结构,晶化程度很高。XRD分析表明,材料B(中间相沥青基C/C复合材料)的石墨化度最高,层间距最小,材料D(热解炭基C/C复合材料)次之。     

夹层材料对钛/钢复合板组织及性能的影响

基于实际生产线,研究添加DT4或SL3夹层材料对TA2/Q235B复合板组织及性能的影响。通过金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、能谱电子衍射（EDS）、X射线衍射（XRD）和力学试验等对钛/钢复合板进行分析。研究发现,添加DT4夹层的复合板界面较为干净,TiC较为均匀,界面化合物等相对较少,剪切强度达到187.4 MPa;添加SL3夹层的复合板界面夹杂物较多,界面存在TiFe、TiNi等金属间化合物,剪切强度仅为148.6 MPa。两种夹层的复合板剪切断裂位置均发生在钛侧,断口处均发现脆性断裂特征。研究表明,加入DT4夹层复合板的剪切强度更高,有利于工业化生产。     

梯度三明治银基钎料复合界面组织及生长动力学研究

针对梯度钎料轧制过程中易出现撕裂的问题,借助扫描电镜、EDS 能谱仪、万能力学试验机等手段研究气保护热压复合BAg40CuZnNi/CuMn2/BAg40CuZnNiMnCo梯度三明治复合钎料均匀化退火工艺对界面扩散组织和性能的影响规律,探明复合界面生长行为,为优化退火工艺提供技术参考。研究结果表明:热压复合界面扩散层主要为富铜相、富银相;随均匀化退火时间的延长,界面两侧元素不断发生互扩散,界面结合强度有所下降,当保温时间在5 ~18 h时强度稳定在180 MPa左右。继续延长时间,界面扩散层厚度超过20 μm,脆性的AgZn₃相尺寸不断粗化增大,强度由初始态的260 MPa下降到100 MPa左右,导致复合钎料在轧制过程中出现开裂。退火不同时间后,界面扩散层厚度逐渐增加,其趋势符合抛物线法则;当退火温度达823 K,保温18 h时,扩散层厚度由原来的12.5 μm增加到22.4 μm;运用Arrhenius方程计算得出界面扩散层生长激活能为20.810 8 kJ/mol,并获得其生长动力学模型,通过此模型可对扩散层厚度进行初步计算。