Al／Cu接触反应钎焊中反应铺展现象和氧化膜行为

本文比较详细地讨论了和Al有共晶反应的金属颗粒在Al表面的反应铺展的过程和实质,在此基础上对Al/Cu接触反应钎焊中的Al表面氧化膜行为和接头形成机制进行了研究和探讨。     

Mg/Cu异种材料共晶反应钎焊连接研究

采用共晶钎焊工艺对Mg/Cu异种材料进行连接,焊后利用扫描电镜和EDS对焊接接头的微观组织及元素扩散行为进行了研究.在焊接温度为500℃,焊接时间为5min,焊接压力为2MPa的工艺下,焊接接头最高抗拉强度为42 MPa.     

Ti/Cu/Ti接触反应钎焊溶解机理

采用Cu作中间层进行Ti的接触反应钎焊。研究了初始液相形成机理，液相区宽度与工艺参数之间的关系。结果表明，随着钎焊温度或保温时间的增加，液相区的宽度也随之增加，温度或时间的微小变化对液相区都会产生很大的影响，并且液相区的宽度在其它条件不变的情况下，与保温时间的关系符合平方根定律。理论计算的液化时间与试验结果接近。     

保温时间对Mg/Cu共晶反应钎焊连接的影响

采用共晶钎焊工艺对Mg/Cu异种材料进行连接,研究了不同保温时间对接头微观组织及力学性能的影响.结果表明,在焊接温度为500℃、保温时间为30 min、焊接压力为2MPa的工艺下,焊接接头最高抗拉强度为54 MPa.     

接触反应钎焊中间层材料的选择原则--接触反应共晶液相产生的方向性

以Al/Cu ,Al/Si接触反应偶为例 ,研究了不同基体与反应材料组合下 ,共晶液相的产生及其铺展行为。结果表明 :Al/Cu ,Al/Si接触反应偶中共晶液相的产生具有明显的方向性—优先在Al侧产生 ,这是扩散偶之间的互扩散系数不等所造成的必然结果。而在接触反应钎焊的中间层材料选择过程中 ,考虑接触反应液相产生的方向性是发挥接触反应钎焊优越性的保障     

Al/Cu/Al接触反应液相行为及其连接

采用模拟的方法,系统研究了Al/Cu接触反应及其液相行为的特点,并运用金属学中表面扩散和晶界扩散等理论进行了理论探讨。研究结果表明,在接触反应中Al/Cu共晶液相的行为包括：一方面液相沿Al基体表面优先反应铺展;另一方面在基体深度方向上也有明显的晶间渗透作用。其中前者可以促进接头间隙内产生均匀的液相填充层;后者则是接头牢固接合的保障。同时为确定Al/Cu/Al接触反应钎焊工艺参数,研究了工艺参数对接触反应中共晶液相铺展行为的影响,结果表明570－580℃的反应温度和15min的保温时间是Al/Cu接解反应钎焊比较适合的工艺参数。在此基础丰,本文采用Cu箔作中间层进行Al的接触反应钎焊,得到良好Al钎焊接头。     

Ti/Cu复合材料的界面组织及性能

采用热压扩散焊接法制备了Ti/Cu层状复合材料,并通过SEM、EDS、四电子探针及万能材料试验机等分析测试手段对样品的微观结构和性能进行表征。结果表明：热压扩散焊接法在焊接温度800 ℃、压力3.5 MPa时,随保温时间的增加,扩散层厚度逐渐增厚;不同保温时间下均生成4个亚层,各亚层金属间化合物依次为Cu₄Ti、Cu₄Ti₃、CuTi、CuTi₂;在保温时间为60 min时,复合材料有最小的电阻率(3.634×10^-8 Ω·m),仅为纯钛的8.65%;复合材料的抗弯曲性能随扩散层厚度的增加而增加。     

热处理对Cu/Ti层状异质结构复合材料组织及力学性能的影响

利用金相显微镜、扫描电镜、电子背散射衍射和疲劳试验机研究了热处理对Cu/Ti层状异质结构复合材料微观组织及力学性能的影响。结果表明,在400℃×60 min热处理后,Cu/Ti界面处无扩散;在600℃×60 min热处理后生成2μm的扩散层,在800℃×60 min热处理后扩散层厚度增长至约12μm,分为Cu₄Ti、Cu₄Ti₃和CuTi₃共3层结构。400℃×60 min热处理后,复合材料因Ti层而存在异质结构,在拉伸变形过程中,异质变形诱导强化导致其拥有良好的综合力学性能,其抗拉强度和断后伸长率分别为361.7 MPa和36.7%。随着热处理温度的升高,Ti层异质结构逐渐消失,异质变形诱导强化减弱,同时Cu/Ti界面间生成金属间化合物层,从而导致复合材料塑性下降。     

NiAl(Ti)-Cr(Mo)共晶合金的微观组织和力学性能

Ni-32Al-28Cr-3Mo-4Ti(原子分数,％)共晶合金组织由β-NiAl和α-Cr(Mo)共晶组成,并含有少量初生β-NiAl相和Ni_2AlTi相．合金压缩屈服强度超过稀土Dy合金化的NiAl-Cr(Mo)合金,与NiAl-28Cr-5Mo-1Hf合金相当,表明Ti合金化有利于提高NiAl-Cr(Mo)共晶合金的强度．合金在1000℃下的蠕变断裂寿命和最小蠕变速率均与施加载荷之间呈线性的双对数关系,蠕变断裂寿命与最小蠕变速率之间满足Monkman-Grant关系修正式：t_f·((?)min)~(0.71)=0．51．合金的室温断裂方式为共晶相的解理断裂以及NiAl与Cr(Mo)相界面的剥离,高温蠕变断裂由共晶胞界处微空洞形成和聚集所导致．     

Formation process of liquid in interface of Ti／Cu contact reaction couple

By using the Ti/Cu contact reaction couples, the dissolution behavior of Ti and Cu in the eutectic reaction process was investigated under different conditions. The results show that the formation of eutectic liquid phase has a directional property, i.e. the eutectic liquid phase forms first at the Cu side and then spreads along the depth direction of Cu. The width of the eutectic liquid zone when Ti is placed on Cu is wider than that when Ti is placed under Cu. The shape of the upside liquid zone is wave-like. This phenomenon indicates that the formation process and spreading behavior in the upside are different from those in the underside, and there exists void effect in the Cu side of underside liquid zone, this will result in the delaying phenomenon of the contact reaction between Ti and Cu,and distinctly different shapes of the both liquid zones. The formation process of Ti/Cu eutectic liquid zone is similar to that of the traditional solid-state diffusion layer, and the relationship between the width of liquid zone and holding time obeys a square root law.     

Penetrating behavior of eutectic liquid during Al/Cu contact reactive brazing

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｎｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｓｏｌｄｅｒｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ,ｔｈｅ“ｂｉｇａｎｄｓｍａｌｌｅｎｖｅｌｏｐｉｎｇ”ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｗｉｌｌｏｃｃｕｒｄｕｒｉｎｇｔｈｅｆｌｏｗｉｎｇｏｆｌｉｑｕｉｄｆｉｌｌｅｒｍｅｔａｌｉｎｔｈｅｆｉｌｌｅｔｓｏｔｈａｔｔｈｅｃｏｍｐａｃｔｎｅｓｓｏｆｔｈｅｓｅａｍｃｏｕｌｄｎｏｔｂｅａｓｓｕｒｅｄ[1] .Ａｔｂｅｇｉｎｎｉｎｇｏｆ 1970ｓ ,ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｃｏｎｔａｃｔｒｅａｃｔｉｖｅｂｒａｚｉｎｇ (ＣＲＢ)ｗａｓｄｅｖ…     

波纹辊和平辊轧制Ti/Cu/Ti层压复合材料的显微组织与力学性能（英文）

采用波纹辊和平辊轧制方法制备钛/铜/钛(Ti/Cu/Ti)层压复合板材料。通过扫描电镜、数值模拟、剥离和拉伸实验等方法研究层压复合板的显微组织和力学性能,对比分析波纹辊和平辊轧制效果。结果表明：波纹辊和平辊轧制的层压复合板在Ti层和Cu层界面处表现出不同的有效塑性应变分布。波纹辊轧制的层压复合板中,Ti层具有再结晶织构、棱柱面织构和棱锥面织构,Cu层形成高斯织构和剪切织构;而平辊轧制的层压复合板中,Ti层和Cu层均具有典型的变形织构。波纹辊轧制的层压复合板材料具有较高的结合强度、抗拉强度和延展性。     

Al共晶接触反应钎焊热力学分析

用扫描电镜和电子探针研究了Al共晶接触反应钎焊液的润湿行为,以分步法观察Cu在Al表面的润湿铺展过程,并运用热力学参数分析Al共晶接触反应钎焊机理,结果表明,Cu原子可以沿Al的晶界优先扩散,达到共晶成分后形成液相,实现Al 的共晶接触反应钎焊。     

SiC_f/Ti6Al4V/Cu复合材料的界面行为及力学性能

采用箔-纤维-箔法制备SiC_f/Ti6Al4V/Cu复合材料,研究Ti6Al4V在连续SiC纤维增强Cu基复合材料中作界面改性涂层时的界面反应结合特征.利用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪分析复合材料显微组织、断口形貌以及SiC_f/Ti6Al4V界面和Ti6A14WCu界面的反应扩散特征.结果表明:该复合材料的抗拉强度并没有显著提高;SiC_f/Ti6Al4V界面反应非常微弱;而Ti6Al4V/Cu界面反应非常明显,主要是Ti原子与Cu原子之间的反应,反应层厚度约为20 μm;反应产物主要呈4层分布,分别为CuTi_2、CuTi、Cu_4Ti_3和Cu_4Ti.     

Ti_2AlN-La_2O_3/Cu复合材料的界面反应与性能

采用粉末冶金法制备了以Ti2AlN和La2O3为增强相的新型铜基复合材料。研究了Ti2AlN与Cu界面反应及其对复合材料性能的影响。结果表明:Ti2AlN颗粒化学镀铜后改善了铜与Ti2AlN的界面结合情况,形成了宽度为20 nm左右的过渡区。在880~940℃的烧结温度范围内,增强相与基体的界面发生化学反应,生成了Cu(Al)固溶体与TiNx,在显著提高复合材料强度的同时,降低材料的导电性。另外,La2O3纳米颗粒分布在铜基体内,对材料起到弥散强化的作用。     

铜／钛铝锡碳焊接区的组织结构和弯曲强度

用氩弧熔化焊接方法，在无焊料的情况下对铜／钛铝锡碳（Cu／Ti3AlSn0.2C1.8）金属陶瓷材料进行直接熔焊连接。观察分析了焊接区及其附近的组织变化，测试了焊接区的室温弯曲强度。结果表明，Cu／Ti3AlSn0．2C1.8材料具有良好的可焊接性。焊接区域呈网络状Cu（Ti，Al，Sn）合金包围均匀弥散的细小TjG颗粒的典型组织结构。在适当的电弧电流密度、拉弧时间和施加压力等焊接条件下，焊接区的室温弯曲强度达到851MPa，焊接区的弯曲强度达到或超过了Cu／Ti3AlSn0．2C1．8材料自身的强度。     

Ag-Cu/Co-Sn共晶合金深过冷快速凝固反常共晶的形成研究

利用熔融玻璃净化循环过热的方法进行了Ag-Cu/Co-Sn共晶合金的深过冷快速凝固实验,并系统研究了熔体过冷度和微量Nb添加对反常共晶形成的影响。结果表明,快速凝固过程中共晶枝晶内部首先重熔形成反常共晶,随着过冷度的增大,共晶相的形貌从蠕虫状转变为球形颗粒,被重熔形成的固相颗粒将作为剩余液相形核生长的基底,Ag-Cu共晶中共晶两相形核具有非互惠性。Co-Sn共晶合金中添加Nb元素后样品内部反常共晶形成的临界过冷度由23 K降低至15 K,而表面组织中过冷度从45 K降低至30 K。由于样品表面与坩埚壁接触有利于结晶潜热消散,反常共晶形成的临界过冷度较高。Ag-Cu共晶合金温度再辉曲线上慢速凝固阶段持续的时间较Co-Sn共晶合金要长。     

加热对铜钛复合板界面强度的影响

研究了加热温度和时间对铜钛爆炸复合板界面结合强度的影响，试验研究结果表明：加热温度是影响界面结合强度的主要因素，加热时间为次要因素。铜钛爆炸复合板只在７００℃以下短时加热，界面结合强度牺牲较少，才可保证复合板结构件的安全使用