Ag-Cu-Ti钎焊金刚石/铜复合材料的组织和性能

采用97(72Ag-28Cu)-3Ti活性钎料钎焊了Diamond/Cu复合材料和Al2O3陶瓷,研究了主要钎焊条件如钎焊温度和保温时间对接头强度的影响.结果表明,钎焊过程中Ti元素易聚集在金刚石颗粒周围并形成TiC化合物层.TiC化合物的形貌与Diamond/Cu钎焊接头剪切强度有密切关系,金刚石表面生长适当厚度的TiC化合物层能增强钎焊接头的剪切强度,但如果TiC为颗粒状或TiC化合物层生长过厚,将削弱钎焊接头的剪切强度.钎焊接头的最大剪切强度可达117 MPa.     

SiC_p/2024Al复合材料与SiC陶瓷的软钎焊

采用Sn3.0Ag0.7Cu钎料对表面电镀铜后的增强相体积为45%的SiC_p/2024Al复合材料和表面化学镀铜后的SiC陶瓷进行钎焊,利用扫描电镜、材料试验机等研究了钎焊接头的显微组织、剪切断口形貌以及钎焊保温时间对接头组织和性能的影响。结果表明:表面电镀铜后的SiC_p/2024Al复合材料能够实现与表面化学镀铜的SiC陶瓷的软钎焊,在260℃下保温0.5min能得到剪切强度为24MPa的接头,焊缝组织致密,钎料对电镀铜后的SiC_p/2024Al复合材料和化学镀铜后SiC陶瓷的润湿性都良好,断裂部位发生在铝基复合材料与电镀铜结合处以及电镀铜层较薄弱处。     

Ti含量对Ni-14Cr-10P-xTi焊膏连接C/C复合材料组织及性能的影响

将不同质量分数的钛粉加入Ni-14Cr-10P合金粉末中,再配合高分子聚合物制得膏状Ni-14Cr-10P-x Ti活性钎料,用制得的焊膏钎焊C/C复合材料,然后测试了钎焊接头的剪切强度,通过扫描电子显微镜、能谱分析仪、电子探针显微分析仪等对钎焊接头界面组织特征进行分析。结果表明:活性元素Cr、Ti与C/C复合材料表面的C反应而起到表面改性的作用,使得钎料能在C/C复合材料表面润湿、填缝。随着Ti元素加入量的增加,钎焊接头剪切强度先增加再降低。Ti质量分数为1%时,TiC呈颗粒状弥散分布,使得钎料层强化,接头剪切强度增加;当Ti增加到3%时,在界面处形成了连续的Cr_3C_2/TiC脆性材料层,接头剪切强度下降;Ti质量分数达到5%时,Ti与Cr_3C_2反应使得梯度界面层消失,界面物质热膨胀系数差异增大,残余热应力增加,同时Ti与Ni、Cr形成的金属间化合物增加并集中分布在钎料层中,导致接头剪切强度急剧下降。     

CVD金刚石膜的钎焊界面反应层及微结构

借助扫描电镜和电子探针,分析了金刚石与Ag-Cu-Ti活性钎料界面反应层的微观组织结构、界面新生化合物的形成机理以及焊接工艺条件对界面结构的影响,建立了钎焊接头界面结构物理模型.结果表明,在一定的钎焊工艺条件下,金刚石/钎料界面存在灰色的新生化合物TiC,与TiC相邻的是蜂窝状的TiCu相;接头断裂不仅仅发生在TiC相中,有时断裂也发生在TiCu层.钎焊加热温度、保温时间、钎料层的含Ti量对CVD金刚石厚膜与硬质合金的接头结构模型有重要影响.     

铜基钎料钎焊碳/碳复合材料的组织及强度

用铜基活性钎料对碳/碳复合材料进行了真空钎焊,并对接头的微观组织、形成机理和接头强度进行了试验研究.结果表明,使用铜基活性钎料可以实现碳/碳复合材料的连接,且在试验温度范围内,接头强度随钎焊温度升高呈上升趋势.观察发现,钎料与碳/碳复合材料钎焊接头存在一层较厚的过渡层,性质介于金属与碳/碳复合材料之间.获得这种过渡层对缓和焊接残余应力十分有利,剪切强度试验测试达21 MPa.     

石英纤维复合材料与因瓦合金的胶接辅助钎焊连接分析

通过表面涂覆活性胶改性的方法,实现了石英纤维复合材料与因瓦合金的胶接辅助钎焊连接.结果表明,含有钛的液态活性胶在焊接加热过程中与石英纤维复合材料表面纤维发生反应,并通过Ag-Cu共晶钎料层、铜中间层与因瓦合金获得致密连接,接头产生TiO,TiC,CuTi,Fe2Ti等化合物,其结构可表示为QFSC/TiO+Si+TiC+Cu(s,s)/CuTi+Cu(s,s)+Ag(s,s)/Cu(s,s)+Ag(s,s)+Fe2Ti/Invar.由不同钎焊温度接头的剪切性能对比试验得出,在850℃保温15min时的接头抗剪强度达到最大值44MPa.表面涂覆活性胶对钎料润湿的促进作用、活性金属元素Ti与复合材料纤维的化学反应及接头焊缝区产生的化合物生成相是影响连接性能的主要因素.     

钎焊金刚石膜的试验研究及机理分析

针对金刚石膜钎焊问题,采用粉末冶金法制备的Ag72-Cu28-Ti(1-5)钎料片,对金刚石膜与硬质合金进行了真空钎焊试验。在真空度<5×1012-2Pa,850℃×10min工艺条件下,实现了金刚石膜与硬质合金的钎焊连接。用扫描电镜、电子探针及X射线衍射区研究了金刚石膜与活性钎料界面,揭示了钎焊界面的形成机理。在钎焊温度下,液态Ag-Cu-Ti钎料合金中的活性成分β-Ti与金刚石膜表面的C具有较强的亲和力,通过吸附、扩散和化学反应,在金刚石膜表面出现了类金属TiC层,在以Ag-Cu共晶合金为基的钎料作用下,实现了金刚石膜与支撑体硬质合金钎焊连接。金刚石膜钎焊接头的四点弯曲强度测试表明,在文中的钎焊工艺参数下,钎料中Ti含量1％-3％时,其钎焊接头平均强度>300MPa。     

铜基钎料焊接金刚石的界面结构与强度

选用Cu-Sn-Ti活性钎料在钢基体上焊接金刚石磨粒,研究钎料合金与金刚石焊接界面的组织形貌与物相组成,分析不同钎焊温度对焊接界面结构及结合强度的影响.结果表明,钎料合金元素与金刚石在钎焊过程中发生化学反应,生成化合物TiC,CuTi和CuSn等,实现了铜基钎料、金刚石颗粒与钢基体之间的化学冶金结合.当钎焊温度为880～930℃时,均可获得连接良好的钎焊接头;钎焊温度900℃时,焊接界面形成的化合物层均匀连续且界面致密,此时在相同磨削条件下,钎焊金刚石试件的磨损失重很小,达到了焊接界面的强力结合.     

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％.     

钎焊及其设备

Ag-Cu-Ti钎料钎焊金刚石的界面微观组织分析;SnCu钎焊接头稳态蠕变本构方程建立;Cu颗粒增强复合钎料钎焊接头的蠕变断裂及强化机理;Pd-Co-Ni-V钎料钎焊SiC陶瓷的接头组织及性能;SiCp／Cu复合材料的真空钎焊     

Ag—Cu—Ti钎料中Ti元素在金刚石界面的特征

研究了金刚石钎焊接头中碳化物形成元素Ti与金刚石（或石墨）之间的相互作用行为。通过对接头界面处的成分分布和断口形貌观察,分析了Ti的作用机理、新生儿合物TiC的断口形及生长规律,结果表明：在一定的条件下,Ti元素与组成金刚石（或石墨）的碳元素发生反应形成TiC层;碳化物层使钎料与金刚石之间产生冶金结合;TiC与金刚石之间存在有明显的界面,TiC断口的微观表面形态呈韧窝状;在金刚石表面初始形成的TiC的生长方向与金刚石的晶向指数有关。     

SiC陶瓷与TiAI合金的真空钎焊

采用Ag-Cu-Ti钎料对常压烧结的SiC陶瓷与TiAl金属间化合物进行了真空钎焊,并对接头的微观组织和室温强度进行了研究。结果表明,利用Ag-Cu-Ti钎料可以实现SiC与TiAl的连接;接头界面具有明显的层状结构,即由Ti-Cu-Si合金层、富Cu相与富Ag相的双相层和Ti-Al-Cu合金层组成;在1173K和10min的钎焊条件下,接头室温剪切强度达到173MPa。     

AgCuNiLi钎焊TiC金属陶瓷与GH3128界面结构及接头性能

采用AgCuNiLi钎料对TiC金属陶瓷与GH3128镍基高温合金进行钎焊。结果表明:当钎焊温度为840℃,保温10min时,接头典型界面结构可以表示为:TiC金属陶瓷/(Cu,Ni)/Ag(s.s)+Cu(s.s)/(Cu,Ni)/GH3128。随着钎焊温度的升高或保温时间的延长,TiC金属陶瓷附近的(Cu,Ni)固溶体层厚度增大,且向钎料内部呈树枝状长大,钎料内部的Ag-Cu共晶组织逐渐减少。界面机理分析表明:钎料中Li的加入能促进界面上(Cu,Ni)固溶体的形成;但(Cu,Ni)固溶体的继续长大则受钎料中Cu元素的扩散程度控制。当加热温度由810℃升高到960℃,接头抗剪强度呈现先增大,然后缓慢减小的变化趋势。当加热温度为880℃、保温时间为10min时,接头抗剪强度达到最大值204MPa。     

CuSnTiNi钎料真空钎焊金刚石

采用两种不同比例CuSnTiNi混合单质金属粉,对金刚石在1 040℃保温5 min进行了真空钎焊试验.利用SEM,EDS及XRD对金刚石焊后界面微结构和钎料的微观组织进行了测试分析.结果表明,适合钎焊金刚石的活性成分为BCu70Sn15Ti10Ni5（质量分数,%）,该钎料能够在钎焊时首先合金化,在金刚石表面形成了断续的TiC,实现了金刚石的高强度连接,金刚石的热损伤较小,钎料组织由α-Cu固溶体、δ-Cu₃₁Sn₈等相组成,该钎料显微硬度为130~180 HV0.1,比CuSnTi有较高的硬度.     

金刚石厚膜表面金属化及其钎焊研究

本文首先使用磁控溅射法在清洁的金刚石厚膜表面溅射Ti/Cu层,利用热的浓硫酸腐蚀表层的Cu和Ti层,获得具有合金TiC层的金刚石厚膜表面,实现金刚石厚膜的表面金属化;然后利用高频感应加热方法,以Ag-Cu-Ti混合粉末作为焊料进行金刚石厚膜的钎焊实验,主要对钎焊过程中的钎焊温度、保温时间以及焊料用量等参数进行了研究。结果表明,以60℃/s的速度加热到870℃后保温15 s,焊料用量为80μg时,金刚石厚膜与硬质合金刀具之间的焊接强度可以达到125 MPa,可以满足机械加工强度要求。     

Microstructural characterization of diamond/CBN grains steel braze joint interface using Cu–Sn–Ti active filler alloy

In order to develop the new generation superhard abrasive tools of diamond and cubic boron nitride (CBN), the brazing joint experiments of diamond/CBN crystals and AISI 1045 steel matrix using Cu–Sn–Ti active filler powder alloy were investigated in vacuum furnace. The brazing temperature was 930 °C and the dwelling time was 20 min. Interfacial characteristics of the brazing joint among the diamond/CBN grains, the active filler layer and the steel substrate were analyzed using scanning electron microscopy, energy dispersive spectroscopy and X-ray diffraction techniques. The results indicated that Ti element in the Cu–Sn–Ti alloys diffused preferentially to the surface of diamond/CBN grits to form a Ti-rich reaction layer in the brazed joints by microanalyses. Moreover, the TiC, TiN and TiB₂ phases in diamond/CBN interface and Cu–Ti phase in steel interface were confirmed by X-ray diffraction phase analysis. The wetting and bonding reactions on diamond/CBN by melting Cu–Sn–Ti alloy were realized through the interfacial reaction products like TiC, TiN and TiB₂ compounds during the brazing process. The adhesive strength experiments of the joint interfaces revealed that the grains were not pulled out from the bond interface. The reliable bonding strength of brazed diamond/CBN grains to the steel substrate can meet the application requirements of high efficiency machining in the industrial field.     

AgCu+SiC复合钎料中SiC含量对Al2O3/TC4接头组织和性能的影响

采用AgCu+SiC复合钎料钎焊连接了Al₂O₃陶瓷与TC4钛合金,研究了SiC增强相含量与钎焊温度对接头组织与性能的影响,发现接头的典型组织为Al₂O₃陶瓷/Ti₃Cu₃O/Ag基固溶体+Cu基固溶体+TiC+Ti₅Si₃/TiCu₂/TiCu/TC4钛合金. 陶瓷一侧的反应层随着钎焊温度的升高而变厚,随着增强相含量的增加而变薄,当增强相含量较少时,反应产物呈弥散分布,当增强含量较多时,反应产物发生了团聚现象. 钎焊的反应产物随着钎焊温度的升高由团聚分布变为弥散分布. 接头的抗剪强度随着增强相的含量与钎焊温度的升高先增加后降低,当增强相含量为3%（质量分数）,钎焊温度为870℃时达到最大,为98 MPa.     

银基钎料钎焊金刚石的界面结构及TiC生长机制

在合适的工艺下,采用Ag-Cu-Ti钎料实现了金刚石与钢基体的高强度连接,并剖析了Ag-Cu-Ti钎料与金刚石的界面微区结构.通过对界面处的成分分布和深腐蚀后碳化物TiC形貌的观察,分析了Ti的作用机理、新生化合物TiC的形貌及生长规律.结果表明:在一定的条件下,Ti元素与组成金刚石的碳元素发生反应形成TiC层;碳化物层使钎料与金刚石之间产生冶金结合,并在其界面上形成了金刚石/TiC/钎料/钢基体的梯度结合层.