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。     

热压烧结工艺以及碳纤维含量对C/SiC复合材料性能的影响

以SiC粉、碳纤维为原料,采用热压烧结工艺制备了C/SiC复合材料,结合正交试验和单因素试验研究了烧结压力、烧结温度和碳纤维含量对复合材料体积密度与抗弯强度的影响。结果表明：碳纤维含量对C/SiC复合材料体积密度的影响最大,烧结温度次之,烧结压力最小;烧结温度对抗弯强度的影响最大,碳纤维含量次之,烧结压力最小;当烧结压力为25 MPa、碳纤维体积分数为30%、烧结温度为2 100℃时,复合材料的综合性能最优,其体积密度为2.30 g·cm^-3,抗弯强度为80.50 MPa。烧结工艺与碳纤维含量的变化通过影响SiC的烧结程度及碳纤维与SiC基体的界面结合强度来影响复合材料的性能。     

冷喷连接铝铜异质接头的组织结构和力学性能

针对铝铜间的物理性能差异以及熔化焊过程中易产生脆性相的特点,提出一种铜铝异质金属冷喷连接的新方法,该方法将纯铝粉末以固态形式高速撞击具有一定坡口的铜铝母材表面,通过粒子与母材、粒子与粒子间的累加成形将铝板和铜板在低于其熔点的情况下实现连接。为了提高接头的力学性能,采用不锈钢颗粒辅助强化方法,利用氮气为加速气体,气体预热温度为270℃,压力为2.4 MPa,Al/Cu冷喷连接接头的力学性能测试结果表明:拉伸断裂在铝母材,接头平均拉伸强度为63 MPa,结合区与铝结合界面平均剪切强度为42 MPa,结合区与铜结合界面平均剪切强度为38 MPa。接头与母材主要通过机械咬合方式连接,不锈钢颗粒的夯实效应使粒子塑性变形增加,提高了接头的致密度和强度,不锈钢颗粒在母材的嵌入钉扎作用可有效提高结合界面的剪切强度。     

放电等离子烧结制备M42/45钢双金属复合材料及界面形成机理

利用放电等离子烧结(SPS)技术一次性实现了M42粉末高速钢的制备及其与45钢的连接,得到双金属复合材料,并对其界面的显微组织、元素分布进行了分析;结合传统的扩散理论,提出了连接机制模型,并对相界面的形成机理进行了探讨。结果表明:M42/45钢复合材料连接界面组织分布均匀,没有裂纹及大孔洞出现,界面结合紧密;复合材料的界面形成机制为熔合连接与扩散连接的协同作用,其中烧结初期以熔合连接为主,后期扩散连接逐渐成为主导。     

镀镍与镀铜对SiC_p/6063Al复合材料真空钎焊接头剪切强度的影响

采用表面金属化工艺在60%SiCp/6063Al复合材料表面制备镀铜层和镀镍层,然后对表面金属化处理前的复合材料进行真空加压钎焊,研究了镀镍和镀铜对复合材料钎焊接头剪切强度的影响。结果表明:复合材料表面镀层均与基体紧密结合;在570℃的钎焊温度下,随着保温时间延长,钎焊接头的剪切强度逐步增大;与表面镀镍及未镀金属的相比,表面镀铜复合材料接头的剪切强度更高,接头的剪切强度最高可达55.4 MPa,且其剪切断裂发生在钎料层和复合材料内部;镀镍会降低接头的剪切强度。     

纳米银焊膏双面连接IGBT封装形式的强度

采用无铅化电子封装用芯片连接材料—纳米银焊膏,成功制备了IGBT双面连接试样。芯片剪切实验表明双面连接试样中纳米银烧结焊点的平均剪切强度可达约22 MPa。通过加入银缓冲层后,试样平均剪切强度达到27.5MPa。-40℃~+150℃的热循环老化实验表明,添加银缓冲层的双面连接IGBT试样热循环可靠性更高。     

Al-Ag-Cu-Ti反应扩散连接SiCp/2009Al复合材料的工艺研究

采用Al-Ag-Cu-Ti中间夹层,在真空条件下对SiCp/2009Al复合材料进行了反应扩散连接研究。通过正交试验设计得到了最佳的连接工艺为:连接温度550℃,保温时间60min,压力2×10-3MPa,Ti含量为3wt%。力学性能试验结果表明,采用该工艺得到的接头剪切强度可达120MPa。对连接区进行SEM、XRD和EMPA分析表明,连接区生成了Ag2Al、Al2Cu、Al3Ti、Al3Cu Ti金属间化合物,少量的金属间化合物能起到有效增强接头连接区的作用,和母材的力学性能相匹配,提高连接接头的综合性能。     

自生成钨基高密度合金中间层的钨/钢真空扩散连接

采用90W-6Mn-4Ni(质量分数)混合粉末/镍箔复合中间层,在加压5 MPa、连接温度1 100℃、保温10 min、30 min、60 min及120 min的工艺条件下,对纯钨(W)和0Cr13钢进行真空扩散连接。利用扫描电镜、能谱仪和电子万能试验机等手段研究接头的微观组织、成分分布、力学性能及断口特征。结果表明,连接接头均由钨母材/钨基高密度合金层/镍/钢母材组成。接头中的钨基高密度合金层由90W-6Mn-4Ni混合粉末液相烧结生成,其富Mn-Ni黏结相和钨颗粒相冶金结合且分布均匀,保温时间对该层的组织形态无明显影响。钨基高密度合金层与钨母材以加压钎焊机制实现了良好结合。接头抗剪强度为202～217 MPa时,断裂均发生在连接界面两侧的钨母材和钨基高密度合金层中,前者断口为典型的解理脆断,后者断口为钨颗粒相的W-W界面分离断裂及黏结相的韧性断裂。     

工艺参数对石墨/铜基复合材料导电性能的影响

为了制备导电性能良好的石墨/铜基复合材料,研究了球磨时间、热压烧结及热挤压等工艺参数对其导电性能的影响;用扫描电镜分析了材料的拉伸断口形貌.结果表明:复合材料的导电性随球磨时间的延长和挤压温度的提高呈现先升高后降低的规律;提高挤压比和烧结温度、增加热压烧结时的压力以及延长烧结保温时间均有利于改善复合材料的导电性;球磨3h石墨/铜复合粉经压制(压力700 MPa、保压30 s)、真空热压烧结(压力48 MPa、烧结温度600℃、保温1h)和热挤压(挤压温度750℃、挤压比16)后,铜基体连接成连续的三维网络,且石墨均匀分布在网络之间,有效地发挥了石墨/铜基复合材料中铜的导电性.     

耐高温陶瓷接头的合金化--用A1/Ti/A1复合层连接Si3N4陶瓷

用A1/Ti/A1复合层真空连接Si3N4陶瓷,研究了A1与Ti的匹配和工艺参数对接头显微组织及强度的影响。结果表明,当A1与Ti的匹配合理且采用适当的连接工艺时,A1与Si3N4和A1与Ti的相互扩散和反应可分别获得牢固的结合界面和以A13Ti耐高温相为主的焊缝金属,获得性能良好的陶瓷接头;Ti的厚度、连接温度和保温时间直接影响接头强度,当这些参数组合适当时,接头剪切强度在室温及600℃可分别达到89.4MPa和29.4MPa。     

纳米铜银核壳焊膏脉冲电流快速烧结连接铜基板研究

一种温和的两步液相法制备的纳米铜银核壳颗粒,实现了均径为6.9 nm的小尺寸纳米银颗粒包覆在均径为57.5 nm的纳米铜颗粒的表面,采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和高分辨率射像对其结构进行了表征。采用模板印刷法制备铜基板/纳米铜银核壳焊膏/铜基板三明治结构,研究了脉冲电流对三明治结构的剪切强度大小和微结构特征的影响。试验结果表明脉冲电流烧结纳米铜银核壳焊膏连接Cu-Cu基板可在短时间（小于200 ms）内快速获得高致密度且实现冶金连接的高强度焊点结构。三明治结构的剪切强度随脉冲电流的增加而增大,在1.0 kA的脉冲电流下,可获得高达80 MPa的剪切强度。经研究脉冲电流烧结后的纳米铜银核壳焊膏内部显微组织结构,提出双脉冲电流下纳米铜银核壳焊膏烧结连接的机理。     

钨铜材料与铜的摩擦焊连接研究

用摩擦焊实现了W80Cu20和紫铜之间的连接，与与传统的整体烧结工艺进行了对比分析，观察了结合界面和拉伸断口。结果表明，摩擦焊焊接接头的抗拉强度与整体烧结的相当，接近或等于铜端的强度，结合界面组织均匀，晶粒细小，热影响区也轻窄，是一种制造钨铜材料复合件既经济又高效的工艺方法。     

轻质复合材料飞行器仪器支架选择性激光烧结成形与性能研究

针对目前飞行器仪器支架对轻量化、快速开发及结构优化的要求,提出使用选择性激光烧结(SLS)工艺制备轻质复合材料仪器支架,并对其性能进行了综合评估。根据飞行器仪器支架的使用环境,首先对SLS制备短切碳纤维增强尼龙复合材料(CF/PA12)进行了工艺优化并详细研究了复合材料的力学性能、热性能及动态热力学性能,试验结果表明,SLS制备的CF/PA12复合材料的拉伸强度达到63.8 MPa,弹性模量为6.5 GPa,弯曲强度达到118.06 MPa,体积密度仅为1.03 g/cm3,尤其是其损耗因子在0.03～0.06之间,远远大于金属材料,具有更好的减振性能,并对其装配形式进行了评估。最后,以一款火箭仪器支架为例,通过拓扑优化,实现支架进一步减重40%,且都通过了载荷试验(2 000 N),从而证明了SLS制备复合材料在航空航天领域制件轻量化、快速开发及结构优化方面具有明显的技术优势和一定的应用潜力。     

基于陶瓷表面化学镀镍的6061铝合金-Al2 O3封接工艺

研究陶瓷与6061铝合金烧结封接工艺及其结合机制。将Al_2O_3陶瓷进行表面化学镀镍,再与6061铝合金进行烧结封接,在不同烧结温度下观察Al_2O_3(N)陶瓷/6061铝合金接头微观形貌,并选取在590℃、1 h下获得的接头进行EDS分析,测定不同温度下烧结Al_2O_3(N)陶瓷/6061铝合金接头强度。研究表明,所制Al_2O_3陶瓷表面化学镀镍层均匀致密,铝合金中元素扩散至化学镀镍层,自铝合金一侧至陶瓷一侧,Al元素含量整体上呈先减小后增大的趋势;随着烧结温度的升高,接头强度也随之升高,最大可达15.4 MPa。     

石墨烯增强TiAl自润滑复合材料的力学性能研究

利用超声波分散和机械球磨法把石墨烯均匀混合于钛铝基体,采用冷压压制成型和真空热压烧结技术制备石墨烯增强钛铝合金自润滑复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和能谱分析仪(EDS)等对该自润滑复合材料的微观组织结构及其力学性能进行了研究。结果表明:石墨烯均匀的分布于钛铝合金自润滑复合材料基体中且石墨烯与钛铝合金未发生界面反应,石墨烯增强TiAl合金自润滑复合材料致密性较好。当石墨烯的加入量为0.3wt%时,自润滑复合材料的屈服强度由469 MPa提高到555 MPa;自润滑复合材料的硬度达到468 HV,比基体提高了11%;随着石墨烯含量的增加,复合材料的硬度和屈服强度逐渐增大,当石墨烯的添加量为0.7 wt%时,复合材料的硬度和屈服强度达到最大。     

反应烧结SiC三维刚性骨架增强金属基复合材料

采用反应烧结制备工艺制备出具有强度高、耐高温、抗氧化、耐磨损等一系列优点的SiC三维刚性骨架.在SiC刚性骨架中压铸熔融金属,可制备出金属基复合材料.对制得的反应烧结SiC三维刚性骨架及其金属基复合材料做了X射线、电镜观察.结果表明,用这种方法制备的复合材料有优异的比强度、比模量、耐磨性、良好的耐热性及抗冲击性,可广泛...     

芯片互连用粒径双峰分布纳米铜膏的低温无压烧结纳连接机理和接头可靠性

利用一步化学还原法合成具有粒径双峰分布的铜纳米颗粒,并制备可在低温无压条件下烧结的纳米铜膏.铜纳米颗粒由平均粒径160 nm的大颗粒及其被平均粒径9nm小颗粒包围的团聚体构成;采用乳酸基复合包覆剂不仅能有效防止铜颗粒氧化,还对纳米颗粒烧结过程有促进作用.280℃下无压烧结后的铜膏烧结接头剪切强度高达65 MPa,究其原...     

热压烧结法制备氧化铝/透辉石陶瓷复合材料

采用热压烧结法制备了氧化铝/透辉石复相陶瓷材料,分析了复合材料的微观结构,测试了复合材料的断裂韧度、硬度和抗弯强度与透辉石颗粒含量的对应关系.结果表明:在28 MPa、1 450℃×30 min条件下热压烧结制备的复相陶瓷材料,其抗弯强度、断裂韧度均有明显提高,最高达到442.5 MPa和4.76 MPa·m1/2.     

放电等离子烧结装置在制备TiC/TiAl复合材料中的应用

采用放电等离子装置烧结制备TiC/TiAl复合材料,在一定烧结压力以及保温时间条件下,研究了烧结温度对TiC/TiAl复合材料致密度的影响,并对烧结过程进行了分析。实验结果表明在1100℃,30MPa的压力下,保温10min就可得到致密超过98%的TiC/TiAl复合材料。而采用传统热压法烧结TiC/TiAl复合材料烧结温度则需要达到1250℃,保温时间为2小时。通过比较可以充分体现出放电等离子烧结技术的优越性。另外,SEM观察表明采用等离子放电烧结的TiC/TiAl复合材料断面组织均匀致密,无显著气孔。     

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。