SiC_p增强复合钎料薄膜活性钎焊SiC陶瓷接头的微观结构及力学性能

采用流延成型技术制备了不同体积分数(10%~40%)SiC_p增强Ag-Cu-Ti(SiC_p/AgCu-Ti)复合钎料薄膜,按照Ag-Cu-Ti合金箔片/(SiC_p/Ag-Cu-Ti复合钎料薄膜)/Ag-Cu-Ti合金箔片的三明治结构对SiC陶瓷进行钎焊,研究了钎焊接头的微观形貌和微区成分,测试了其室温和高温抗弯强度。结果表明:SiC_p均匀分散在钎缝金属中,其周围包裹着厚0.6~0.8μm的反应产物层;SiC陶瓷与钎缝金属结合紧密,二者之间形成了厚0.75~0.90μm的界面反应层,界面反应层主要由TiC和Ti5Si3组成;随着复合钎料薄膜中SiC_p含量的增加,接头的室温抗弯强度先略微下降再增大,当SiC_p体积分数为40%时达到最高,为301 MPa,同时其600℃高温抗弯强度达到193MPa,明显高于无SiC_p增强的普通钎焊接头的。     

5A06铝合金/T2紫铜镶嵌结构件超声波复合钎焊

研究了Zn-5Al-3Cu钎料超声辅助钎焊5A06铝合金和工业纯铜镶嵌结构的工艺。利用金相、SEM等方法研究了钎缝微观组织特征,探究了超声对钎缝形成过程的影响,讨论了接头的力学性能与微观组织的关系。试验结果表明,镶嵌结构各区域钎缝的组织致密无缺陷。钎缝由树枝晶状α-Al、Zn-Al-Cu-Mg四元共晶组织、η-Zn相和Cu-Al₂化合物构成,5A06铝通过Zn-Al过渡层与钎料组织结合,铜侧界面反应层厚度均匀,约2～3μm,主要由CuZn5化合物构成,部分CuZn5和钎料的界面间可观察到CuAl₂和Al_4.2Cu_3.2Zn_0.7化合物。接头的剪切强度为89～100 MPa,主要断裂于CuZn₅化合物和铜基体的界面处。     

急冷Al基活性钎料钎焊Si3N4陶瓷高温性能研究

用急冷Ａｌ基活性钎料钎焊Ｓｉ３Ｎ４陶瓷接头高温剪切强度的研究表明，对用不同成分钎料钎焊的接头均存在一较合适的钎焊工艺，５００℃时的高温剪切强度最高可达１１０ＭＰａ，经Ｎｉ粉复合的接头强度最高为１７０ＭＰａ。加Ｎｉ粉复合的接头在一定的钎焊。艺条件下能明显提高接头的高温剪切强度。高温断裂多发生于陶瓷界面处。界面处所富集的富Ｉｎ相是接头高温断裂的薄弱环节。随着富Ｉｎ相尺寸的增大，接头强度明显下降。     

0.13BZT-xBS-(0.87-x)PT压电陶瓷的电学性能及其温度稳定性

采用固相反应法制备了0.13Bi(Zn_1/2Ti_1/2)O₃-xBiScO₃-(0.87-x)PbTiO₃[0.13BZT-xBS-(0.87-x)PT](0.28≤x≤0.36)压电陶瓷,研究了陶瓷的微观结构、电学性能及其温度稳定性。结果表明：随着x的增大,陶瓷由四方相转变为三方相结构,当x不低于0.34时,出现了Bi₃₈ZnO₆₀析出相;随着x的增大,陶瓷的剩余极化强度P_r、压电常数d₃₃、机电耦合系数k_p和相对介电常数ε_r均先增大后减小,居里温度T_c降低,当x为0.32时,陶瓷的综合电学性能最优,P_r,d₃₃,k_p,ε_r最大,分别为31.5μC·cm^-2,283 pC·N^-1,0.37,1 ...     

钎料中钯含量对氮化硅陶瓷与40CrMo钢接头组织和性能的影响

采用不同钯含量的Ag-Cu-Ti-Pd活性钎料真空钎焊连接Si3N4陶瓷与40CrMo钢,对其接头组织与性能进行了研究.结果表明:钎焊过程中,钎料中的活性元素钛与钎料两侧的母材反应分别在陶瓷/钎料和钢/钎料界面形成了TiN Ti5Si3及Fe-Ti化合物反应层;随着钎料中钯含量(原子分数)由5%提高到20%,接头中反应层的厚度和反应产物的分布发生了变化,接头的连接强度呈现出先增大后降低的趋势.     

钛铝系合金与镍基高温合金异种连接技术研究进展

钛铝系合金是未来极具应用潜力的航空航天用轻质高温结构材料,解决其与镍基高温合金之间的连接问题可以满足复合结构减重的需要。由于在化学成分和物理性能等方面存在较大差异,实现两种材料的良好连接比较困难。在分析大量文献的基础上,评述国内外关于这两类异质材料连接技术的研究进展,焊接方法主要涉及熔化焊、钎焊以及扩散焊。熔焊连接获得的接头强度较低,钎焊连接中多采用传统钎料,缺乏对高温钎料的研制,而扩散焊用中间层合金的设计及其本身的高温性能,都是需要进一步研究的重要问题。解决钛铝系合金与镍基高温合金的连接问题,并获得具有良好综合性能的连接接头,对于实现钛铝系轻质耐高温合金的工程化应用具有重要的意义。     

钎料对金属/陶瓷钎焊接头残余应力的影响

采用热弹塑性有限元方法,在考虑材料性能参数随温度变化的情况下,分析了采用Ag-Cu-Ti钎料钎焊Al2O3陶瓷与镍丝钎焊接头在钎焊过程中产生的应力大小和分布情况.结果表明：钎焊过程中,在钎料与陶瓷界面的陶瓷侧会产生较大的残余拉应力,影响了钎焊接头的连接强度.在此类连接结构中,钎料对接头残余应力的影响是主要的,而钎料性能参数及厚度是决定接头残余应力大小的重要因素.在选择金属/陶瓷钎焊用钎料时,为降低接头残余应力,除考虑钎料与陶瓷的润湿性和界面反应程度外,钎料的性能参数和厚度同样重要.     

Ag-CuO钎料空气反应钎焊AlN陶瓷接头组织及性能

采用Ag-Cu O钎料实现了Al N陶瓷与自身的空气反应钎焊。研究了Cu O含量、钎焊温度和预氧化温度对界面组织及力学性能的影响规律,分析了连接机理。当钎料成分为Ag-6 mol%Cu O,在1000℃/5 min的钎焊参数下,Al N/Ag-Cu O/Al N接头可获得最高的抗剪切强度为13.9 MPa。采用SEM、EDS及XRD对其接头界面显微组织、断口形貌及成分进行了分析。典型接头界面组织结构为Al N/Cu Al₂O₄/Cu O/Al N+Ag+Cu O/Cu O/Cu Al₂O₄/Al N。然而,在该条件下无法获得无缺陷的接头。为了降低残余热应力获得无缺陷的接头,对Al N陶瓷采用预氧化处理,在Al N陶瓷表面形成一层Al₂O₃层。当预氧化参数为1 000℃/5 h时,Al N陶瓷表面的Al₂O₃层厚度约为10μm。采用成分为Ag-6 mol%Cu O的钎料,在1 000℃/5min的钎焊参数下,对预氧...     

铟含量对Sn-Bi-In钎料性能及钎焊界面组织的影响

制备了Sn-(20-x)Bi-xIn(x=0,1,2,3,4,5,质量分数/%)钎料,分析了其熔化性能和润湿性能,并在铜基体上进行了钎焊试验,研究了铟含量对钎焊界面显微组织的影响。结果表明：随着铟含量的增加,钎料的熔点降低,当铟质量分数为5%时钎料中几乎不形成共晶组织;钎料的润湿角随铟含量增加先减小后增大,润湿面积先增大后减小,当铟质量分数为4%时钎料的润湿性最好;随着铟含量增加,钎焊界面金属间化合物层的厚度增大,金属间化合物由Cu₆Sn₅转变为Cu₆Sn₅和Cu₆(InSn)₅。     

基于梯度结构的Al2O3/ZrO2陶瓷刀具材料的制备及其力学性能

采用真空热压烧结方式制备了Al₂O₃/ZrO₂梯度复合陶瓷刀具材料,并对ZrO₂含量及梯度结构层厚比进行了优化。层厚比为2.0的AZE20梯度复合陶瓷刀具材料维氏硬度为(18.7±0.33) GPa,抗弯强度为(937±28.5) MPa,断裂韧性为(8.2±0.32) MPa·m^1/2,相比最佳ZrO₂含量的均质复合陶瓷刀具材料AZ20,维氏硬度、抗弯强度和断裂韧性分别增加了22%、37.8%和43.8%。梯度结构的设计使表层形成残余压应力,晶粒得到一定程度的细化,更多的ZrO₂晶粒因残余压应力尺寸稳定在t相ZrO₂晶粒尺寸。在复合材料断口形貌中发现,其断裂方式为表层穿晶断裂和中间层沿晶断裂的结合,这种混合断裂方式使刀具整体力学性能得到提高。     

基于高频感应钎焊的PDC刀具润湿性试验研究

基于PDC刀具高频感应钎焊实际过程,从铺展系数、润湿角进行润湿性的评价,并采用SEM、EPMA和XRD方法表征钎焊界面的特性和结构。结果表明:在高频感应钎焊润湿过程中,钎料元素和基体元素之间发生了扩散反应,生成了AgCo(CO)₄相和CoZn₁₃相、AgZn₃相和CuCo(CO)₄相,增强了润湿性。最终优选出润湿性最好的试验条件为:2^#钎料和J102钎剂在240A的感应电流加热恰好完全停止融化,此时铺展系数为87.896%,润湿角为9.328°。     

连接温度对CaO-Al2O3-MgO-SiO2-TiO2玻璃钎料连接SiC陶瓷接头微观结构和性能的影响

采用新型玻璃钎料CaO-Al₂O₃-MgO-SiO₂-TiO₂(CAMST)连接无压烧结SiC陶瓷,研究了连接温度(1 300～1 450℃)对SiC陶瓷接头微观结构和力学性能的影响。结果表明：CAMST玻璃钎料在1 350～1 450℃下可实现SiC陶瓷的有效连接。当连接温度为1 350℃时,焊缝厚度约为36μm,母材与焊缝界面存在较多孔洞,接头剪切强度为(21.4±2.7) MPa;当连接温度为1 400℃时,焊缝厚度为3μm,母材与焊缝结合良好,接头剪切强度为(47.6±6.2) MPa;当连接温度升高至1 450℃时,焊缝厚度约为50μm,母材与焊缝结合良好,但焊缝中存在裂纹缺陷,接头剪切强度为(20.9±3.9) MPa。连接温度对焊缝硬度无明显影响。     

钛基复合材料的钎焊

美国宇航局 Langley研究中心的 E.K.HOFFMAN等人研究了钎焊工艺过程对 SCS- 6Si C连续纤维增强 β2 1 S( Ti- 1 5Mo- 2 .7Nb- 3Al- 0 .2 Si)钛基复合材料板材微观结构和拉伸性能的影响。由于所用的钎料要求具有良好的润湿性及流动性、最小的母材金属腐蚀和金属间化合物的形成及高温下良好的接头力学性能 ,因而限制了钎料的选择范围。基于上述准则 ,E.K.HOFFMAN等人采用两种市售的 Ti- 1 5Cu- 1 5Ni钎料 (一种是层状薄片 ( LBFM) ,另一种是快速凝固非晶体薄片 ( ABFM)进行钎焊。为避免钛基体 /钎料之间有害的相互作用及热处…     

薄板电弧钎焊钎缝形成及界面现象

以不同的钎料及MIG/TIG电弧加热方式对几种母材进行了电弧钎焊初步试验 ,结果表明 ,CuSi3和CuMnZn钎料在电弧加热下能润湿铺展形成钎缝 ;在电弧钎焊条件下 ,钎料中的Si和Mn元素易在钎缝—基体金属界面偏析和富集 ,经XRD分析Si是以Fe2 Si相形式存在 ,而Mn是以固溶体形式存在。     

风机叶片防磨陶瓷覆层SHS合成研究

提出了自蔓延高温合成制备风机叶片防磨陶瓷覆怪的新工艺,通过自蔓延高温合成与活性钎焊相互影响的研究,探讨了利用自蔓延高温反应自身热量进行Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ陶瓷覆层与风机叶片的活性钎焊技术,并研究了镀Ｎｉ短碳纤维Ａｇ－Ｃｕ－Ｔｉ高韧性低膨胀复合活性钎料缓解中间层有效释放陶瓷覆层与风机叶片界面残余热应力的机理。     

采用(Ti/Ni/Cu)_f多层箔钎焊C/C复合材料与TiAl合金

采用(Ti/Ni/Cu)_f多层箔状钎料进行C/C复合材料与TiAl合金的钎焊,实现了良好的界面结合,保证了接头的高温力学性能。研究结果表明:钎焊过程中,首先在Ti/Ni界面处接触反应形成低熔共晶液相,Cu元素的溶解促进了钎料的完全熔化和扩散,接头组织一般为C/C/TiC/Al_2(Cu,Ni)Ti_3C/Ti(Cu,Ni)+Al(Cu,Ni)_2Ti/Al(Cu,Ni)Ti+Ti_3Al/TiAl,Ti(Cu,Ni)基体相和球状弥散分布的Al(Cu,Ni)_2Ti相是钎缝的主要组成部分。当钎焊温度较低或者保温时间较短时,由于钎缝中生成了大量的脆性Ti2Ni相,降低了接头的力学性能;当钎焊温度较高或保温时间较长时,C/C复合材料母材界面处开裂,且TiC层从母材脱落,也削弱了接头的抗剪强度。当钎焊温度为980℃,保温时间为10 min时,C/C复合材料与TiAl合金的接头室温抗剪强度达到最大值18 MPa,600℃时接头的高温抗剪强度达到22 MPa。     

基于机械干态颗粒涂层技术制备cBN@TiN粉体

采用机械干态颗粒涂层技术分别制备了cBN@TiO₂(TiO₂包覆立方氮化硼)粉体和cBN@(TiO₂+C)(TiO₂+碳包覆立方氮化硼)粉体,然后在1 600℃、N₂气氛下进行高温热处理制备cBN@TiN(TiN包覆立方氮化硼)粉体,研究了高温热处理前后粉体的物相组成与微观形貌以及高温反应机理。结果表明：机械干态颗粒涂层技术可以使纳米TiO₂和纳米TiO₂+C颗粒均匀包裹在cBN颗粒表面。在高温热处理过程中,TiO₂与cBN反应生成液相B₂O₃,促进了cBN相变成六方氮化硼(hBN),cBN的高温稳定性差,以cBN@TiO₂为原料制备的cBN@TiN粉体颗粒表面形成由TiN相和hBN相组成的片状结构层;当存在碳时,TiO₂会优先与碳发生还原反应生成TiN,抑制B₂O₃的生成,从而降低...     

(Sm0.5Nd0.5)3Ce7Ta2O23.5和(Yb0.5Dy0.5)3Ce7Ta2O23.5氧化物的热物理性能

以高纯度Sm₂O₃、Nd O₃、Dy₂O₃、Yb₂O₃、Ce O₂和Ta₂O₅为原材料,采用多步高温固相烧结法制备了(Sm_0.5Nd⁾_0.53Ce₇Ta₂O_23.5和(Yb_0.5Dy⁾_0.53Ce₇Ta₂O_23.5氧化物,研究了其晶体结构、微观形貌、热物理性能等。结果表明:制备的氧化物均具有单一的萤石结构,其结构致密,晶界清晰,元素种类和原子比与化学式基本一致;这2种氧化物的热导率明显低于7YSZ,且(Yb_0.5Dy⁾_0.53Ce₇     

填充泡沫Ti/AlSiMg复合钎料的70% SiCp/Al复合材料钎焊接头组织性能研究

针对高体积分数SiC_p/Al复合材料加工性差的问题,填充泡沫Ti/AlSiMg复合钎料对70%SiC_p/Al复合材料进行了钎焊,探索了钎焊温度、保温时间和焊接压力对接头组织和性能的影响。在700℃、60 min和10 MPa条件下钎焊所得接头剪切强度最高,其值为119 MPa,断裂发生在复合材料上,断口中大量的韧窝显示出韧性断裂特征。研究结果表明,温度不低于650℃时可获得Ti₇Al₅Si₁₂界面层及其原位增强的钎缝。保温时间对接头组织结构具有一定的影响,在700℃下焊接且保温时间不少于60 min时,界面处优先生成连续的Ti₇Al₅Si₁₂化合物界面层,再生成Ti(Al,Si)₃化合物,随着时间的延长,Ti₇Al₅Si₁₂化合物有破碎、疏松的倾向,保温时间为60min时所得接头剪切强度最高,其接头组织结构为“复合材料/Ti<...     

Sb-SnO2掺杂量对Al2O3-13%TiO2复合陶瓷涂层抗结垢性能的影响

以Al₂O₃-13%TiO₂(AT13)和纳米掺锑SnO₂(Sb-SnO₂)粉体为原料,采用等离子喷涂工艺在4145H合金钢基体表面制备了掺杂不同质量分数(0～16%)Sb-SnO₂的AT13复合陶瓷涂层,研究了复合陶瓷涂层的表面性能、微观形貌、显微硬度、结合强度以及在地层采出水中的抗结垢性能,并与电镀铬层和未处理4145H合金钢进行对比。结果表明：与电镀铬层和未处理4145H合金钢相比,复合陶瓷涂层的水接触角较大,表面能较低,随着Sb-SnO₂掺杂量的增加,水接触角基本呈先增大后减小的趋势,表面能先减小后增大;复合陶瓷涂层具有大量的孔隙;随着Sb-SnO₂掺杂量的增加,硬度整体呈降低趋势,但均高于4145H合金钢和电镀铬层,单位面积结垢质量先减小后增大;掺杂质量分数10%Sb-SnO₂的复合陶瓷涂层具有最大的水接触角、最小的表面能、最小的单位面积结垢质量,平均结合强度为25.7 MPa。