SiC颗粒增强铝基复合材料的钎焊性

采用氩气保护炉中钎焊和真空钎焊两种试验方法,对SiCp/101Al复合材料的钎焊性进行研究。结果表明,通过选择合理的钎料和钎剂及采用正确的钎焊工艺参数,可以实现对SiCp/101Al复合材料的钎焊连接。对获得接头进行力学性能测试,表明钎焊接头的剪切强度随钎焊温度的升高而升高,当达到一定值以后,又随着钎焊温度的升高而降低。对接头钎缝区的XRD相结构分析中发现,接头中含有Al-Cu、Al-Si共晶组织相,并且有SiC相存在,说明母材中有部分SiC增强相颗粒过渡到了钎缝之中,有利于提高钎缝接头的力学性能。从钎焊接头的断口扫描照片中可以看出,接头大部分都呈韧性断裂特征,且大多数接头都断裂于靠近钎缝的母材部位,说明钎焊接头的质量较高,钎焊工艺可行。     

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.     

Al-Si-Cu-Zn钎料钎焊3003铝合金的接头组织及力学性能

采用自制的Al-Si-Cu-Zn钎料对3003铝合金进行钎焊实验,利用X射线衍射、扫描电镜、能谱仪对接头微观组织和断口进行分析,并研究了钎焊温度对接头组织和性能的影响。结果表明:在540~580℃保温10min工艺下钎焊3003铝合金,均可获得良好的钎焊效果。钎焊接头均由钎缝中心区的α(Al)固溶体、θ(Al2Cu)金属间化合物、细小Si相和AlCuFeMn+Si相,两侧扩散区的α(Al)固溶体与元素扩散层以及母材组成;钎焊接头室温剪切断裂于扩散区齿状α(Al)/钎缝中心区的交界面,断口主要呈脆性解理断裂特征。随着钎焊温度的升高,扩散区的α(Al)固溶体晶粒长大,接头结合界面犬牙交错;当钎焊温度为560℃,保温10min时,接头的室温抗剪强度达到最大值92.3MPa,约为母材强度的62.7%。     

连接SiCp/6063Al复合材料的Al-Si-Cu-Ce-Ti箔状钎料制备及其性能研究

采用快凝甩带技术制备了6组不同Ti含量的(Al-10Si-20Cu-0.05Ce)-xTi急冷箔状钎料,并对SiCp/6063Al复合材料进行真空钎焊,然后对钎料及接头的显微组织和性能进行分析。结果表明,急冷箔较常规铸态钎料的组织细小、均匀;固、液相线降低,熔化区间变窄;随着Ti含量的增加,急冷箔中片状Al-Si-Ti金属间化合物相增多,导致钎料脆性增加;6组钎料在复合材料上润湿性较差,但在6063Al合金上润湿性良好。在580℃钎焊温度、保温30min条件下,采用1%Ti含量急冷箔状钎料成功连接了SiCp/6063Al复合材料,钎焊接头组织致密、完整,急冷箔状钎料与6063Al合金基体连接界面可进行充分的冶金结合,且接头剪切强度达到104.9 MPa;钎焊前采用夹具增加接头压力可显著提高接头的连接质量。     

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。     

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=30 min时,接头抗剪强度达到112.6MPa;当T=590℃、t=50 min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≥60 min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℃、30 min.     

镁合金AZ31B钎焊接头的钎缝物相及力学性能

以Al基钎料对变形镁合金AZ31B进行了高频感应钎焊,研究了变形镁合金AZ31B钎焊接头的钎缝物相和力学性能.采用扫描电镜、X射线衍射仪、X射线能谱分析仪等分析了接头的界面组织及钎缝生成相,测试了接头的抗拉强度及界面生成相的显微硬度.结果表明:钎缝中钎料与母材发生界面反应生成α-Mg,β-Mg17(AI,Zn)12相.钎焊搭接接头平均剪切强度为27MPa,对接接头平均抗拉强度为42MPa.对接接头断口的主要断裂形式为沿晶脆性断裂,断裂主要产生在β-Mg17(AI,Zn)12硬脆相处.     

铝钎焊接头中Cu元素的扩散行为研究

为了研究Al-Cu共晶合金钎料中Cu元素在钎焊接头中的扩散行为,采用快速凝固技术制备了Al-Cu共晶合金钎料,以纯铝棒料为基体采用对接接头在不同温度下进行了真空钎焊,并利用SEM和EDS对接头进行了研究.研究表明:钎料中Cu原子的扩散以晶界扩散为主,当晶界上Cu原子的浓度达到一定值后开始向晶内扩散,当晶内的Cu原子饱和后又反向扩散到晶界上;钎焊温度过低、保温时间过短时,Cu元素在基体内部不能充分扩散,在基体晶界上产生严重偏析,生成Al-Cu相中最脆的θ相(Al2Cu);提高钎焊温度和保温时间有利于提高Cu元素在Al基体中的扩散,但过高的钎焊温度又导致θ相的重新出现,选取合适的钎焊工艺参数才能获得良好的钎缝.     

SiC纤维增强钛基复合材料钎焊接头界面组织及连接机理

针对SiCf/β21s钛基复合材料,采用Ti-Zr-Cu-Ni-Co系新钎料,进行了钎焊实验和接头组织研究.实验结果表明:Cu,Ni,Co三种元素在整个钎缝中扩散充分,这使得与Ti基体反应形成的化合物相在单位体积内减少;同时,Al和Mo两种β相形成元素在钎缝中大量分布,导致钎缝基体与母材基体组织相近,均由β相组成.这两方面因素共同存在将提高接头性能.     

Zn-Al-Cu-Mg合金气焊接头显微组织的分析研究

用透射电镜对Zn-Al-Cu-Mg合金的氧乙焰气焊焊接接头的组织及其形态进行了研究分析,结果表明,熔合区靠近母材的β-Zn和α-Al大多呈颗粒状,焊缝中的β-Zn和α-Al呈条状和颗粒状,α-Al颗粒内存在大量的位错和位错环;在β-Zn与α-Al颗粒内和晶界上主要存在Al4Cu9、β'-CuZn、Al7Cu 3Mg6及CuTi2等.Al4Cu9与β-Zn存在一定的晶格取向关系,[211]A14Cu9∥[212]β-zn,即(011)A14Cu9∥(101)β-zn,(111)A14Cu9∥(120)β-zn.     

采用Ti-Zr-Cu-Ni钎料钎焊SiC纤维增强钛基复合材料的接头组织与性能

针对SiCf/β21S钛基复合材料,采用Ti-Zr-Cu-Ni钎料,进行了钎焊实验和接头力学性能测试.实验结果表明:960℃/10min规范下的钎缝组织形貌单一,钎焊接头剪切强度平均值为97.9MPa;960℃/10min/5MPa规范下的钎缝主要由层片状组织组成,接头剪切强度平均值达到303.7MPa,较前者提高了3倍左右,该接头经过900℃/2h热处理后组织变化不大.钎缝中的缺陷以及Ti和Zr与Cu和Ni两种合金元素形成的脆性化合物相在接头中含量的多少决定着接头的力学性能.     

高体积比SiCp/A356复合材料真空扩散钎焊接头组织与性能研究

采用快速甩带技术制备了7组(Al-33.3Cu-6.0Mg)-xNi(x=0,0.5,1.0,2.0,3.0,4.0,5.0,质量分数/%)急冷箔状钎料,分别对化学镀Ni-P合金前后的SiCp/A356复合材料进行真空扩散钎焊。通过剪切实验对钎焊接头的抗剪强度进行测定,并利用扫描电镜和能谱分析等方法对接头微观组织进行观察和分析。结果表明,当向Al-33.3Cu-6.0Mg钎料合金中添加不同含量的Ni时,其急冷钎料的固-液相线(504~522℃)变化较小;当w(Ni)=3%且在570℃、保温30min的钎焊工艺下,A356基体/钎料两界面间发生适当的互扩散和溶解现象(585℃时出现溶蚀缺欠),且部分钎料/SiC颗粒的接触界面发生Mg参与的化学反应,接头抗剪强度达到64.97 MPa;而在同种钎焊工艺下,对于化学镀Ni-P合金镀层后的SiCp/A356复合材料,其接头处A356基体/Ni-P合金镀层/钎料等接触界面易于形成富含Al、Ni的致密反应层,接头连接质量显著提高,且w(Ni)=4%时,接头抗剪强度达到79.96 MPa。     

钎焊参数对钨合金/钢钎焊接头性能的影响

目的研究钎焊温度和保温时间对接头性能的影响。方法在氩气氛围中用AgCu30钎料对钨合金(91WNiFe)与超高强合金钢(DT1900类ASME100)进行钎焊,并对接头进行组织观察和力学性能测试。结果通过改变钎焊温度(780~840℃),发现随着钎焊温度增加,钎焊接头钎缝中的气孔所占体积减少,钎焊接头的剪切强度先增加后减少;通过改变保温时间(0~30 min),发现随着保温时间的增加,钎焊接头钎缝中的气孔所占体积减少,钎焊接头的剪切强度先增大后趋于平缓。结论当钎焊温度为820℃和保温时间为30 min时,钎焊接头的剪切强度达到最大,为107.73 MPa。     

Ag颗粒增强复合钎料钎焊接头蠕变断裂及强化机理研究

测定了不同应力和温度下Ag颗粒增强复合钎料及基体钎料63Sn37Pb钎焊接头蠕变寿命,分析了Ag颗粒增强复合钎料及基体钎料钎焊接头蠕变断裂机理.表明:Ag颗粒增强复合钎料钎焊接头蠕变寿命优于基体钎料;Ag颗粒表面Ag-Sn金属间化合物形成及Ag颗粒对富Pb层阻碍作用是复合钎料钎焊接头蠕变性能提高的主要因素;钎焊接头Cu基板上一薄层富Pb相区形成是蠕变裂纹主要原因.     

铝/镁搅拌摩擦焊-钎焊焊接接头微观组织结构

目的研究不同工艺参数下钎料Zn的添加对Al/Mg异种金属搅拌摩擦焊-钎焊焊接接头组织和性能的影响。方法以厚度为0.05 mm的纯Zn作为钎料,对3 mm厚的2A12-T4态铝合金和4 mm厚的AZ31变形镁合金,进行搅拌摩擦焊-钎焊的复合焊接,分析锌夹层的添加对接头微观组织与力学性能的影响。结果当添加Zn中间层时,接头钎焊区缓解了拉伸断裂趋势,在焊接速度为23.5 mm/min,旋转速度为375 r/min时,接头抗拉剪力达到5.5 k N,复合焊接接头的钎焊焊缝由搭接区、固相扩散区、钎焊区组成。结论钎料的添加有效阻止了Al-Mg系金属间化合物的形成。     

Sn3.0Ag0.5Cu3.0Bi钎料对化学镀镍SiCp/6063Al复合材料真空钎焊接头组织和性能的影响

采用Sn3.0Ag0.5Cu3.0Bi软钎料对镀镍后的两种不同体积比SiC_p/6063Al复合材料进行真空钎焊。通过SEM、剪切试验等方法分析了化学镀镍后SiC_p/6063Al复合材料真空钎焊接头的显微组织以及保温时间对接头性能的影响。结果表明:两种不同体积比SiC_p/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;在270℃、保温35min的钎焊工艺下,钎焊接头的剪切强度最大值为38.3 MPa;钎料中的Sn、Cu元素能够与复合材料表面的Ni层发生化学反应,实现钎料与母材的冶金结合;镀镍后SiC_p/6063Al复合材料真空钎焊接头断裂形式为韧性断裂为主的混合断裂,断裂主要发生在钎料内部,部分发生在镀镍层与钎料的结合处。     

Cu-P-Sn-Ni钎料真空钎焊MGH956合金的研究

为扩展Cu-P基钎料在连接MGH956合金中的应用,采用新型Cu-P-Sn-Ni钎料对MGH956合金在800~890℃进行了真空钎焊,研究了不同钎焊温度和保温时间对焊缝组织及力学性能的影响.结果表明:在所研究的钎焊温度范围内保温5 min均可获得成形效果良好的钎焊接头,其主要由钎缝中心区和界面反应层组成,其中,钎缝中心区由α(Cu)固溶体基体和化合物Cu_3P+(Fe,Ni)_3P+FeCr组成,反应层由α(Fe)固溶体、Fe_3P和Cu_3P组成;随着钎焊温度的升高,反应层厚度逐渐增加,钎缝中心区中的化合物Cu_3P+(Fe,Ni)_3P+FeCr的形态也随之发生明显改变;各钎焊温度下获得的钎焊接头经室温拉伸,断裂均发生在钎缝中心区,断口形貌呈现韧性和脆性的混合断裂特征.830℃钎焊5 min的接头抗拉强度最大,为510.3 MPa,达到了母材抗拉强度的70.9%.     

用(CuZn)85 Ti15钎料连接Si3 N4陶瓷接头的微观结构

采用（CuZn)85Ti15钎料,研究了Si3N4陶瓷活性钎焊的接头微观组织结构,结果表明：在合适的钎爆条件下可以获得致密的Si3N4/Si3/N4接头,钎缝主要由含有Ti的硅化物和Ti的氮化物的Cu固溶体和Cu2TiZn组成,随着爆接温度从850℃升高,界面反应层增厚,填充金属中反应物的数量增多。尺寸增大,Zn能降低钎爆合金的熔化温度并降低钎焊温度,这有利于钎料的流动和润湿钎缝。Zn的蒸发将随着钎焊温度的上升而加剧,但它可以被合适的钎爆过程所控制。     

仿SIMA法钎焊对Mn-Cu合金与430不锈钢接头组织及性能的影响

采用Cu-Mn-Ni-Sn钎料对Mn-Cu合金与430不锈钢分别进行普通钎焊(铸态钎料,850℃)和仿SIMA法钎焊(轧制态钎料,半固态温度790℃),研究钎焊温度对接头微观组织、化合物的形成数量以及剪切强度的影响。结果表明:普通钎焊接头中,不锈钢与钎缝的界面处形成(Mn,Fe,Cr)固溶体扩散层,但扩散层与钎缝界面位置形成裂纹。富Sn相沿Mn-Cu合金的晶界渗透促进了合金的熔化,钎缝与Mn-Cu合金之间形成联生结晶。不锈钢向钎料中的过度溶解以及Mn-Cu合金的局部熔化导致钎缝中形成大量针状Mn-Cr-Cu-Fe化合物。仿SIMA法钎焊接头中,不锈钢与钎缝的界面结合良好。在半固态温度下,钎料向不锈钢侧的扩散量减小,同时不锈钢向钎料溶解的程度也较小。在Mn-Cu合金侧,富Sn相沿晶界的渗透得到了有效抑制,钎缝与Mn-Cu合金之间可观察到明显的界面。由于钎料与母材之间的相互作用减弱,钎缝中针状化合物的数量明显减少。剪切试验中,两种钎焊接头均断裂于钎缝中的针状化合物分布区域。普通钎焊接头的剪切强度为173 MPa,仿SIMA法钎焊接头的剪切强度有所提高,为230 MPa。     

镍基钎料钎焊K465高温合金大间隙接头组织与性能研究

K465镍基高温合金为母材,FGH95镍基合金粉为预填粉末,采用预填高熔点粉末的方法对0.5mm大间隙接头进行钎焊,研究不同保温时间对钎缝组织与接头性能的影响。结果表明:1220℃保温0.5h获得的钎缝组织由合金粉颗粒及颗粒间的相构成,颗粒内为γ和γ′两相组织,颗粒间为γ和γ′两相为基体的硼化物、硅化物及γ+γ′共晶组织;随钎焊保温时间延长,合金粉颗粒长大,化合物相及γ+γ′共晶组织合并、总量减少;钎焊保温时间为0.5~16h时,接头平均持久寿命由31.59h提高至54.58h,但不易获得高性能等温凝固接头。