电场作用下SiC与Ti扩散连接界面结构及力学性能

对电场作用下Si C与Ti扩散连接接头界面结构及力学性能进行了分析测试。研究发现,当金属、陶瓷分别连接电场正、负极时,电场可促进界面扩散反应层厚度增加,而电压极性相反时,促进作用明显减弱;连接界面发生原子扩散及化学反应,生成相主要为:Ti_5Si_3与Ti C,从Si C侧到Ti侧界面相结构依次为Si C/Ti C/(Ti_5Si_3+Ti C)/Ti;性能测试结果表明,1000℃/2 h/7.5 MPa下获得的接头剪切强度为66.4 MPa,950℃/1.5 h/7.5 MPa/400 V电场作用下扩散连接接头剪切强度为69.6 MPa,即在其他连接工艺参数相同情况下,施加电压可以增大剪切强度,提高连接效率。     

TiAl/Ti/Nb/GH99扩散连接接头的界面组织结构及接头强度

采用Ti/Nb复合中间层对TiAl与镍基高温合金(GH99)进行扩散连接.采用扫描电镜、电子探针和X射线衍射等手段对连接接头的生成相及界面组织结构进行分析,采用抗剪强度测试对接头的连接强度进行评价.结果表明,GH99/Nb/Ti/TiAl的典型界面结构为GH99/(Ni,Cr)ss/Ni3Nb/Ni6Nb7/Nb/(Ti,Nb)ss/α-Ti+(Ti,Nb)ss/Ti3Al/TiAl.当连接温度为900℃,连接时间为30 min,连接压力为20 MPa时,所得接头抗剪强度最高为273.8 MPa.随着连接温度的升高,界面组织结构及反应层厚度发生变化.当连接温度T>900℃时,界面处生成对接头强度有不利影响的Ni6Nb7反应层;根据试验结果,进一步分析了各反应层的形成过程,揭示了GH99/Nb和Nb/Ti/TiAl的界面扩散反应机制.     

TiAl合金与镍基高温合金的扩散连接

采用钛为中间层,对TiAl合金与镍基高温合金（GH99）进了扩散连接.研究了扩散连接接头的界面结构和连接温度对界面结构及连接性能的影响,并对连接界面反应层的形成机制进行探讨.结果表明,GH99/Ti/TiAl的界面结构为：GH99/（Ni,Cr）ss/富Ti-（Ni,Cr）ss/TiNi/Ti2Ni/α-Ti＋Ti2Ni/Ti（Al）ss/TiAl＋Ti3Al/TiAl;随着连接温度的升高,各反应层厚度增加,接头的抗剪强度先增加后减小;在连接温度1 173 K,连接时间30 min,连接压力20 MPa时,抗剪强度最高为260.7 MPa.     

保温时间对钛-铜扩散连接接头界面组织的影响

在850℃、10 MPa压力下对纯钛和纯铜进行了扩散连接。采用扫描电镜对不同连接时间下接头界面微观组织进行了表征,以研究连接时间对连接界面组织的影响。实验结果表明,当连接时间为30 s时,在钛/铜界面上存在没有完全闭合的微观孔洞,无扩散反应层生成。当连接时间增加到60 s,在接头界面生成了βTi,Ti2Cu,Ti Cu和Ti3Cu4等金属间化合物相,反应层总厚度约2μm。当连接时间增加到90 s,在接头界面产生了βTi,Ti2Cu,Ti Cu,Ti3Cu4,Ti2Cu3和Cu4Ti等金属间化合物,反应层厚度增加约5μm。这说明随着连接时间的增加,由于钛/铜之间互扩散的加剧,反应层不断变厚。     

不同钎料对Ti3Al基合金钎焊接头强度及界面微观组织的影响

研究了Ti3Al基合金真空钎焊及接头组织性能;分析了不同钎料对接头界面组织和剪切强度的影响,初步优选了钎料,优化了钎焊连接规范参数;利用电子探针、扫描电镜和X射线衍射等方法对接头进行了定性和定量分析.结果表明:采用NiCrSiB钎料连接时,在界面处有金属间化合物TiAl3、AlNi2Ti和Ni基固溶体生成,TiAl3和AlNi2Ti的生成降低了接头的剪切强度;采用TiZrNiCu钎料连接时,在界面处有金属间化合物Ti2Ni、Ti(Cu,Al)2和Ti基固溶体生成,Ti2Ni和Ti(Cu,Al)2的形成降低了接头的剪切强度;采用AgCuZn钎料连接时,在界面处生成TiCu、Ti(Cu,Al)2和Ag基固溶体,TiCu和Ti(Cu,Al)2的生成是降低接头剪切强度的主要原因;采用CuP钎料连接时,在界面处生成了Cu3P、TiCu和Cu基固溶体,CuaP和TiCu使接头的剪切强度降低;对于NiCrSiB钎料,当连接温度为1 373 K,连接时间为5 min时,接头的剪切强度最高为219.6 MPa对于TiZr-NiCu钎料,当连接温度为1 323 K,连接时间为5 min时,接头的最高剪切强度为259.6 MPa;对于AgCuZn钎料,当连接温度为1 173 K,连接时间为5 min时,接头的最高剪切强度为125.4 MPa;对于CuP钎料,当连接温度为1 223 K,连接时间为5 min时,接头的最高剪切强度为98.6 MPa;采用TiZrNiCu钎料连接Ti3Al可获得最大接头强度.     

梯度金属陶瓷(TiC)_pNi与Ti燃烧扩散连接界面组织及力学性能

采用MA-FAPAS工艺,借助中间层TiAl的燃烧反应放热,原位合成了梯度金属陶瓷(TiC)pNi和金属间化合物TiAl,并同步完成了(TiC)pNi/TiAl/Ti的扩散连接,研究了在外加温度场、电场和应力场耦合作用下连接结构的形成机制。利用FE-SEM、TEM和XRD等手段对各层及连接界面的微观结构和相组成,以及电场作用下各连接界面元素扩散特征进行分析;采用显微硬度压痕法对连接界面的韧性进行分析;采用剪切法、冷淬法和有限元法对界面结合强度和残余应力分布进行分析计算。结果表明,各燃烧层均发生充分反应并形成了良好的冶金结合,连接界面处存在强烈的元素交互扩散;连接界面具有较强的抗剥离和抗剪切强度,(TiC)PNi/TiAl界面为接头的薄弱环节。     

中间层金属对Al_2O_3/1Cr18Ni9Ti钎焊接头组织及剪切强度的影响

采用Ag-Cu-Ti活性钎料连接Al2O3陶瓷与1Cr18Ni9Ti不锈钢,研究了Cu,Ni和表面镀Ni的Cu 3种中间层金属对钎焊接头组织和剪切强度的影响.结果表明,Cu作为中间层时,陶瓷与钎料能形成良好的界面反应;Ni作为中间层时,焊缝中形成大量的Ni3Ti金属间化合物,导致陶瓷/钎料不能形成良好的反应层,降低了接头的剪切强度;表面镀Ni的Cu片作为中间层金属时,少量Ni的存在不影响钎料中活性元素Ti的含量,钎料与陶瓷能形成良好的界面反应,同时Ni层的存在降低了钎料对Cu的溶蚀作用,该种中间层更能有效地缓解钎焊接头的残余应力.当Ni层的厚度为30 mm,Cu片的厚度为0.2 mm时,接头剪切强度可达到109 MPa.     

梯度金属陶瓷(TiC)pNi与Ti燃烧扩散连接界面组织及力学性能

采用MA-FAPAS工艺,借助中间层TiAl的燃烧反应放热,原位合成了梯度金属陶瓷(TiC)pNi和金属间化合物TiAl,并同步完成了(TiC)pNi/TiAl/Ti的扩散连接,研究了在外加温度场、电场和应力场耦合作用下连接结构的形成机制.利用FE-SEM、TEM和XRD等手段对各层及连接界面的微观结构和相组成,以及电场作用下各连接界面元素扩散特征进行分析;采用显微硬度压痕法对连接界面的韧性进行分析;采用剪切法、冷淬法和有限元法对界面结合强度和残余应力分布进行分析计算.结果表明,各燃烧层均发生充分反应并形成了良好的冶金结合,连接界面处存在强烈的元素交互扩散;连接界面具有较强的抗剥离和抗剪切强度,(TiC)pNi/TiAl界面为接头的薄弱环节.     

Ni对Cu/Al界面冶金反应及组织演变的影响

设计了不同厚度的Ni中间层,采用阶梯式真空扩散连接工艺方法,对Cu/Al的异质复合界面组织形貌及冶金反应进行了研究。利用扫描电镜(SEM)及能谱(EDS),对异质复合界面的微观组织进行了分析,采用剪切试验及显微硬度测试对异质复合界面的结合强度及硬度分布进行了研究。结果表明,Ni中间层可阻止Cu和Al间生成脆性金属间化合物,其中Ni/Al界面生成了明显的两层Al3Ni和Al3Ni2化合物,而Cu/Ni界面出现了明显的元素成分渐变的固溶体相;当添加Ni箔厚度为20μm时,Ni箔刚好消耗完,连接界面无明显缺陷,且界面的剪切强度最高。     

Cf/SiC复合材料与钛合金(Ti-Zr-Cu-Ni)+W复合-扩散连接

采用(Ti-Zr-Cu-Ni)+W复合钎料作为连接层,在连接温度930℃,保温时间5min的工艺参数下真空钎焊Cf/SiC复合材料与钛合金.利用SEM,EDS和XRD分析接头微观组织结构,利用剪切试验测试接头力学性能.结果表明,钎焊时复合钎料中的钛、锆与C/SiC复合材料反应,在Cf/SiC复合材料与连接层界面生成Ti3SiC2,Ti5Si3和少量TiC(ZrC)化合物的混合反应层,连接层的铜、镍与钛合金中的钛发生相互扩散,在连接层与钛合金界面形成Ti-Cu化合物过渡层.对钎焊接头进行900℃,保温60 min扩散处理后,连接层组织达到均一化,母材TC4合金侧过渡层增厚.扩散处理后接头强度为99 MPa,较钎焊接头强度65 MPa提高了52％.     

Study of diffusion bonding of Ti-6Al-4V and ZQSn10-10 with metal interlayer

The diffusion bonding was carried out to join Ti alloy (Ti-6Al-4V) and tin-bronze (ZQSn10-10) with Ni and Ni Cu interlayer. The microstructures of the diffusion bonded joints were analyzed by scanning electron microscope (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS) and X-ray diffraction (XRD). The results show that when the interlayer is Ni or Ni Cu transition metals both could effectively prevent the diffusion between Ti and Cu and avoid the formation of the Cu-Ti intermetallic compounds (Cu3Ti, CuTi etc.). But the Ni-Ti intermetallic compounds (NiTi, Ni3Ti) are formed on the Ti-6Al-4V/Ni interface. When the interlayer is Ni, the optimum bonding parameters are 830℃/10 MPa/30min. And when the interlayer is Ni Cu, the optimum bonding parameters are 850℃/10MPa/20min. With the optimum bonding parameters, the tensile strength of the joints with Ni and Ni Cu interlayer both are 155.8MPa, which is 65 percent of the strength of ZQSn10-10 base metal.     

Ceramic bonding and joint＇s strengthening through forming intermetallic compounds in situ

The transient liquid phase diffusion bonding of Si3N4 ceramics with Ti/Ni/Ti and Al/Ti/AI multiple interlayers was performed. The formation of intermetallic compounds in situ and their effects on the joints‘ strengths were investigated. The Ti/Ni/Ti interlayers produce NiTi and Ni3Ti layers with considerable room temperature ductility and high elevated temperature strength to strengthen the bonding zone metals and the joints. The joints with 142 MPa shear strength at room temperature and 88 MPa shear strength at 800℃ are achieved under appropriate parameters, respectively. Al/Ti/Al interlayers transform into a special bonding zone metal with a large amount of Al3 Ti particles and a small amount of Al-based solid solution, and in this case, the joints are strengthened significantly. Their strengths at room temperature and 600℃ reach 90 MPa and 30 MPa, respectively.     

Interfacial reactions and diffusion path in partial transient liquid-phase bonding of Si_3N_4/Ti/Ni/Ti/Si_3N_4

1INTRODUCTIONPartialtransientliquid-phasebonding(PTLP),whichhastheadvantagesofbothbrazingandsolid-statediffusionbonding,isanewtechnologyusedforceramicjoining['~'].Recently,theauthorshavebeenstudyingthepartialtransientliquid-phasebondingofSi,N'/Ti/Ni/Ti/SisN'withtheemphasesonthemi-grationbehavi0roftheinterfaceandtheselectionofthebondingparameters[#1.Theinterfacialre-actionsbetweenmetalsandceramicsandthein-terfacestructuresareboththekeyfact0rswhichdeterminetheinterfacialstrength[','J.A…     

THE CRYSTALLIZATION KINETICS OF AN AMORPHOUS Ti-RICH NiTi FILM

1. IntroductionIn recent years, many studies have been made on shape memory alloys (SMA) concentrating in its martensitic transformation, shape memory effect (SME) and superplasticity[1--4].SMA film is an excellent candidate of actuator for MEMS (microelectromechanic systems)because it is capable of generating high strain and force compared with other actuationmaterial used as mic.oactuators[5]. Now, the research on SMA film is mainly concentratedon Ni-Ti or Ni-Ti-X alloys, which posse…     

TiB2金属陶瓷与TiAl金属间化合物的扩散连接

对TiB2金属陶瓷与TiAl金属间化合物进行了扩散连接试验，研究了直接扩散连接和采用Ni为中间层进行扩散连接的接头界面结构及工艺参数对界面结构和连接性能的影响。直接扩散连接时，连接界面处生成了Ti(Cu，Al)2金属间化合物，采用Ni为中间层进行扩散连接时，界面处生成了单层TiAlNi2金属间化合物层和两层T1，Al，N2扩散层共三层结构。直接扩散连接时，连接温度T＝1223K，时间t=1．8ks，压力p＝80MPa时接头强度为103MPa；采用Ni为中间层时，连接温度T＝1273K，时间t=1．8ks，压力p=80MPa时接头强度为110MPa。     

扩散连接Ti2AlNb/GH4169反应动力学研究

研究了Ni+Nb为中间层对Ti2AlNb与GH4169真空扩散连接反应动力学过程.结果发现:主要影响接头剪切强度的Ni6Nb7层厚度存在一个最佳值,通过最小二乘法拟合得最佳厚度为3.36 um.根据修正的有效生成热理论和有效吉布斯自由能理论均预测Ni6Nb7为Ni-Nb固-固界面反应的初生相,因此在连接过程中Ni6Nb7相的出现是不可避免的.由于Ni6Nb7的生长速度低于Ni3Nb,因此可以通过优化工艺参数来控制Ni6Nb7层的厚度来提高接头的力学性能.通过Ni6Nb7层最佳厚度和生长速率计算可得知最佳保温时间约为49.5 min,实验结果表明,连接温度1050℃,压力20MPa,保温时间为49.5 min时,Ni6Nb7厚度为3.37μm,接头剪切强度达到468.2MPa.     

累积叠轧制备Ti/Ni多层复合材料的组织演变与力学性能研究

本文以工业纯Ti、纯Ni板材为初始材料,采用累积叠轧法(ARB)制备出Ti/Ni多层复合板材料。利用扫描电镜、透射电镜、万能试验机、显微硬度仪对复合材料的组织、界面结构和力学性能进行观察和测试分析。结果表明：随着轧制道次的增加,复合材料中Ti层和Ni层显微组织细化明显,均匀程度提高,ARB5道次后,Ti、Ni层的平均晶粒尺寸分别为200 nm和300 nm;复合材料的抗拉强度、显微硬度和界面结合强度显著提高,ARB5道次后抗拉强度达到810 MPa,延伸率为24.4%,Ti、Ni层平均显微硬度分别为233 HV和229 HV。在ARB1-5道次轧制变形过程中,界面处无明显的原子扩散现象发生。     

Ti(C,N)-Al2O3陶瓷基复合材料与40Cr钢辅助脉冲电流液相扩散连接

采用辅助脉冲电流液相扩散连接方法,对Ti(C,N)-Al₂O₃陶瓷基复合材料与40Cr钢进行了焊接试验,重点研究了在一定加热温度和保温时间条件下脉冲电流对界面元素分布、相结构、反应层厚度以及接头强度的影响规律.结果表明,辅助脉冲电流液相扩散连接可以实现Ti(C,N)-Al₂O₃陶瓷基复合材料的冶金结合,保温时间对焊接接头强度影响不明显,四点弯曲强度数据普遍处于146~180 MPa之间;在脉冲电流作用下,焊缝熔体中原子扩散行为、扩散路径以及扩散速率将发生显著变化,利用该特性,有助于改变界面金属间化合物的生长特性,控制焊缝中低熔点共晶组织含量,进而达到改善和提高焊接接头强度的效果.     

钛合金与不锈钢超塑性扩散连接工艺及机理研究

基于微细晶超塑性扩散连接方法,对TC4钛合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢成功实现了直接扩散连接,系统分析了接头性能、界面微观结构及超塑性扩散连接机理。结果发现：TC4钛合金与1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢直接超塑性扩散连接时,较佳连接工艺规范为：温度T=760~820 ℃,压力p=6~9 MPa,时间t=20~40 min;接头剪切强度τ＝125.3~148.7 MPa。与一般直接扩散连接相比,连接温度降低了约100 ℃,接头的剪切强度提高了1倍以上,且连接试样无明显变形。细化热处理TC4钛合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢超塑性扩散连接时,其接头的形成过程大致可分为3个阶段：形成紧密接触阶段、接触表面激活阶段及靠近活化中心的界面冶金结合区形成阶段。     

HIP diffusion bonding of P/M titanium alloy Ti-6Al-4V and stainless steel 1Cr18Ni9Ti

The HIP diffusion bonding of P/M titanium alloy Ti-6A1-4V and stainless steel 1Cr18Ni9Ti using pure Ni as intermediate layer was studied. Bonding joint with complex bonding interface was obtained by HIPing pre-alloyed Ti-6Al-4V powders and stainless steel 1Crl 8Ni9Ti in a vacuum canning. The joint strengths were examined and the characteristics of bonding joint were observed. The result shows that the maximized strength of HIP diffusion bonding between P/M titanium alloy Ti-6Al-4V and stainless steel 1Cr18Ni9Ti can be up to 388 MPa and the microstructure of bonding joint is acceptable.