Ti-Zr-Cu-Ni-Co-Mo钎料的特性及其钎焊γ-TiAl接头的研究

采用SEM、EDS、XRD、TEM、DSC等对晶态和快速凝固Ti-25.65Zr-13.3Cu-12.35Ni-3Co-2Mo钎料的显微组织、熔化特性及相应钎焊γ-TiAl接头的界面显微组织进行了分析,并检测了钎焊接头的抗拉强度。结果表明:快速凝固Ti-Zr-Cu-Ni-Co-Mo钎料呈非晶态,其熔化区间比相应晶态的明显窄,且在γ-TiAl表面具有良好的润湿铺展性能。晶态和非晶态2种钎料的钎焊接头均包含界面反应层Ⅰ和中心钎焊层Ⅱ;当钎焊时间为10 min、钎焊温度为925~1050℃时,随钎焊温度的升高,2种钎料的接头的抗拉强度均先增大后减小,且非晶钎料钎焊接头具有更高的抗拉强度。采用非晶钎料经1000℃钎焊10 min获得的接头的抗拉强度最大,为302 MPa。     

一种新型钛基钎料合金对γ-TiAl合金的钎焊性

在钎焊温度范围为1050 ~ 1125 ℃下保温10 min,采用非晶Ti-Zr-Cu-Ni-Co-Mo钎料成功地实现了Ti-47Al-2Nb-2Cr-0.15B (原子分数,%)合金钎焊连接. 运用SEM,EDS,XRD,TEM和维氏硬度仪等分析研究了铸态和箔带钎料显微组织、温度(900 ~ 1125 ℃)和保温时间(0 ~ 15 min)对铸态钎料在TiAl基合金表面上润湿铺展面积的影响,以及钎焊接头中界面显微组织和维氏硬度在不同钎焊温度下的变化规律. 结果表明,随着温度和保温时间的增加,铸态钎料在TiAl合金母材表面润湿铺展面积的增幅先增大后减小. 钎焊接头界面组织主要包括TiAl母材层,α₂-Ti₃Al+AlCuTi (层Ⅰ)和γ-(Ti, Zr)₂(Ni, Cu)+α-(Ti, Zr)(层Ⅱ). 钎缝中各区域的硬度均随着钎焊温度的增加而增加,1125 ℃时获得最大值为872(±8) HV,主要与钎缝中生成的硬脆金属间化合物(Ti, Zr)₂(Ni, Cu)和α₂-Ti₃Al有关.     

粉末冶金TiAl基合金高温变形行为及其本构模型

采用Gleeble-3800热模拟机研究粉末冶金Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W-0.15B(摩尔分数,%)合金在变形温度为1 100～1 250 ℃、应变速率为10-3～100 s-1和变形率为50%条件下的高温变形行为.结果表明:Ti-47Al-2Cr-2Nb- 0.2W-0.15B合金在高温变形初始阶段,流动应力随应变的增加迅速增加;当应变超过一定值后,流变应力开始下降并逐渐趋于稳定,出现稳态流动特征;随着形变温度的升高和应变速率的增加,合金高温变形时的峰值应力和稳态应力显著降低.利用热模拟压缩实验数据,基于Arrhenius 方程和Zener-Hollomon参数,运用多元回归分析方法建立Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W-0.15B合金在高温变形过程中的流变应力本构模型.应用DEFORMTM 3D软件验证该流变应力本构模型的有效性,结果表明所得高温流变应力本构模型能够较好地预测Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W- 0.15B合金的高温变形行为.     

Cu-P基非晶钎料钎焊机理

采用CuP7．7Sn5．4Nil4Si0．2Zr0．04晶态与非晶钎料钎焊紫铜,通过微观手段对比分析了钎焊温度和保温时间对晶态与非晶态钎料钎焊接头成分和组织的影响．结果表明,CuP7．7Sn5．4Nil4Si0．2Zr0．04非晶钎料钎焊接头由界面区、扩散区以及钎缝中心区组成;随钎焊温度提高或保温时间增加,晶态钎料和非...     

TiAl预合金粉末热等静压致密化机理及热处理对微观组织的影响

采用感应熔炼气体雾化法(EIGA)制备了Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W-0.15B(原子分数,%,下同)和Ti-45Al-8Nb-0.2Si-0.3B 2种Ti Al预合金粉末,应用SEM,OM和DSC对预合金粉末进行表征.对Ti Al预合金粉末进行热等静压致密化处理,随后对致密化所得Ti Al合金进行热处理,研究了不同时效温度和冷却速率对Ti Al合金微观组织的影响.结果表明,预合金粉末的冷却速率在105~106K/s之间,随着冷却速率的增加,预合金粉末雾化过程中出现b→a'的马氏体转变.DSC曲线表明,升温过程中在700~800℃之间发生亚稳a2相→g相的转变.在热等静压过程中,预合金粉末初始阶段随机堆积,通过粉末颗粒流动、转动和重排实现致密度的提高.随着温度升高a2相转变为g相;温度进一步升高,粉末颗粒发生显著塑性变形,颗粒间形成烧结颈.随着保温时间的延长,粉末间孔隙主要通过表面扩散、体积扩散和扩散蠕变连接方式完成闭合.Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W-0.15B预合金粉末热等静压致密化后,其微观组织主要为细小等轴的g相组织,以及少量的a2相和b相.Ti-45Al-8Nb-0.2Si-0.3B预合金粉末热等静压致密化后,其微观组织主要为细小等轴的g相组织,以及少量的a2相和弥散分布的硅化物x-Nb5Si3.时效温度不同,等轴g相、等轴a2相和a2/g片层之间面积分数发生变化,其变化规律主要取决于各相的Gibbs自由能变化.冷却速率对Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W-0.15B和Ti-45Al-8Nb-0.2Si-0.3B合金连续冷却相变有较大的影响.对于Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W-0.15B合金,水冷主要形成等轴a2相,油冷、空冷和炉冷都形成全片层组织.对于Ti-45Al-8Nb-0.2Si-0.3B合金,水冷形成a2相和gm相,油冷和空冷形成羽毛状、Widmanst?tten片层和a2/g片层混合组织,炉冷形成全片层组织.对比2种Ti Al合金连续冷却曲线可知,Nb元素的增加使得连续冷却曲线向无扩散型转变方向发展.     

6061铝合金钎焊用钎料的研究

研究了6061铝合金钎焊用中温钎料Al-Si-Cu-Ni钎料的熔化特性、钎焊强度、钎料和接头抗腐蚀性能。结果表明,Al-Si-Cu-Ni钎料熔化温度与Al-Si-Cu钎料HL401接近,钎焊强度、钎料和接头抗腐蚀性能均优于HL401;Al-10Cu-10Si-2Ni钎料熔化温度低,抗拉强度和接头抗腐蚀性能高,适用于6061铝合金的钎焊。     

非晶Cu-P钎料钎焊接头形成过程

通过对非晶Cu-P钎料不同钎焊温度下钎焊接头的研究,分析了非晶钎料与普通晶态钎料在钎焊过程中的不同.结果表明,非晶钎料的钎焊过程由液相产生前的固相扩散阶段液相流动铺展阶段以及液相产生后的固相扩散阶段组成.由于非晶钎料中原子的扩散能力比晶态钎料强,所以非晶钎料的"前扩散阶段"(固相扩散阶段)过程较为充分;在钎料熔化阶段,非晶钎料生成的液相比例较晶态钎料少,钎焊时用于固相扩散阶段时间较长,因此表现出更多的扩散焊特性.     

非晶Ni基合金感应钎焊微粉金刚石的研究

为解决晶态Ni基合金在感应钎焊微粉金刚石过程中熔化温度较高及其对金刚石润湿性差的问题,利用非晶Ni基合金感应钎焊制作微粉金刚石工具。通过X射线衍射仪、差热分析仪、扫描电镜和金相显微镜等对晶态与非晶Ni基合金及其钎焊微粉金刚石磨头进行理化分析。结果表明:同成分的非晶Ni基合金开始熔化温度比晶态Ni基合金低约20℃,熔化温度区间缩小约30℃;在950℃时,非晶Ni基合金对45号钢基体的润湿性更好,润湿面积是晶态Ni基合金的9.78倍;非晶Ni基合金流动性好,可以实现对微粉金刚石的快速润湿,工具表面微粉金刚石分布均匀,合金钎料对金刚石磨粒的把持强度更高;用非晶Ni基合金感应钎焊金刚石磨头所加工石英玻璃的表面粗糙度Ra及其波动范围皆较小,能较好地满足精密加工的要求。     

TC4钛合金钎焊工艺与接头组织性能研究

TC4钛合金是一种中等强度的α-β型双相钛合金,具有优异的综合性能,长时间工作温度可达到400℃。文中针对TC4钛合金复杂精密构件设计制造可能的需求,采用Ti-21Cu-13Zr-9Ni钎料对TC4合金进行了真空钎焊。通过扫描电镜与能谱等手段,对钎焊接头界面的元素分布及钎焊接头的组织进行分析;同时测试了接头室温和高温力学性能。试验结果表明,采用Ti-21Cu-13Zr-9Ni钎料钎焊TC4钛合金合理可行;采用Ti-21Cu-13Zr-9Ni钎料930℃/10 min钎焊TC4钛合金的钎焊接头,通过930℃/40 min扩散处理后,钎焊接头室温、高温400℃和600℃抗拉强度分别达到930 MPa、610 MPa、400 MPa;基本等强于同一热循环的母材抗拉强度。采用Ti-21Cu-13Zr-9Ni钎料930℃/10 min钎焊TC4钛合金的钎焊接头,通过930℃/40 min扩散处理后,其钎焊接头的冲击性能有明显提高。     

钎焊温度对Cu基非晶钎料钎焊WCuCrZr合金接头性能影响

为了实现降低ITER装置中W/CuCrZr合金钎焊温度的目的,采用甩带技术制备了成分为Cu47Ti33Zr11Ni8Si1(at.%)的宽10mm、厚80μm的均匀连续非晶合金箔带,将此铜基非晶合金作为新型钎料应用于W/CuCrZr合金的钎焊。使用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和显微硬度计测试了接头显微结构、物相组成和显微硬度,对比了不同钎焊温度对接头性能的影响。结果表明：钎焊温度为900℃时,获得的钎焊接头界面接合良好、对母材影响小并且钎缝具有较高的硬度;将铜基非晶钎料应用于W/CuCrZr合金钎焊可以有效的降低钎焊温度。     

非晶Cu-P钎料钎焊接头致密性

采用Cu68.5Ni15.7Sn9.3P6.5(质量分数,%)四元合金非晶薄带钎料真空钎焊紫铜,通过金相分析、电子探针以及X射线衍射物相分析方法对钎缝组织致密性进行了研究.结果表明,影响钎焊接头致密性的主要因素是焊缝中的气孔,钎焊中气孔的形成主要是由于P元素的汽化产生.对比非晶钎料和晶态钎料钎焊接头对气孔的敏感性可以看出,非晶钎料钎焊接头对气孔更为敏感,从空位和原子振动理论分析得出非晶钎料中气孔敏感主要是由非晶钎料元素的活度较大所致.     

铝及铝合金钎焊用硬钎料的研究现状与展望

铝及铝合金以其优良的特性,在当代工业材料中占有越来越重要的地位。钎焊作为一种可靠连接铝及铝合金结构件的连接方法而被广泛应用。铝及铝合金钎焊用硬钎料的开发一直是国内外学者争相研究的热点,然而,钎料合金熔化温度高、加工成形性差、钎焊接头强度低等因素严重制约着钎料合金的开发应用,实现商业化的钎料甚少。添加合金元素能够降低钎料熔化温度,改善钎料显微组织和性能,这对铝钎焊用硬钎料的发展是一个行之有效的方法。结合国内外对铝及铝合金钎焊用硬钎料的最新研究成果,全面阐述合金元素的添加对钎料熔化温度、加工成形性及钎焊接头组织性能的影响,指明铝及其合金钎焊用硬钎料目前研究中存在的问题及今后的研究方向。     

钎焊温度对TC4与Ti3Al-Nb合金钎焊接头组织的影响

采用50Ti-20Zr-20Ni-10Cu粉末钎料对Ti3Al-Nb合金与TC4合金进行真空钎焊,通过SEM、EDS、电子探针及拉伸试验研究不同钎焊温度下钎焊接头的显微组织及性能特征.结果表明,钎焊温度升高钎焊接头强度并不提高;不同温度下钎焊接头中靠近TC4合金基体边界处均生成魏氏体组织,随温度升高魏氏体组织粗化程度加剧;整个钎焊接头中Ti3Al-Nb合金基体与钎料的反应程度弱于TC4合金基体.     

钎焊温度对Cu基非晶钎料钎焊W/CuCrZr合金接头的性能影响

钎焊温度是影响ITER装置中W/Cu Cr Zr合金接头性能的重要因素。采用甩带技术制备了成分为Cu_(47)Ti_(33)Zr_(11)Ni_8Si_1(at%)的宽10 mm、厚80μm的均匀连续非晶合金箔带,将其作为新钎料应用于W/CuCrZr合金的钎焊连接中;运用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和显微硬度计测试了不同钎焊温度下W/CuCrZr合金钎焊接头的组织形貌、物相组成与显微硬度,揭示了钎焊温度对相关钎焊接头性能的影响。结果表明:钎焊温度为900℃时,获得的钎焊接头界面接合良好、对母材影响小且钎缝具有较高的硬度。     

钎焊温度对TCA与Ti3Al—Nb合金钎焊接头组织的影响

采用50Ti-20Zr-20Ni-10Cu粉末钎料对Ti，Al—Nh合金与TC4合金进行真空钎焊，通过SEM、EDS、电子探针及拉伸试验研究不同钎焊温度下钎焊接头的显微组织及性能特征。结果表明，钎焊温度升高钎焊接头强度并不提高；不同温度下钎焊接头中靠近TC4合金基体边界处均生成魏氏体组织，随温度升高魏氏体组织粗化程度加剧；整个钎焊接头中Ti3Al-Nb合金基体与钎料的反应程度弱于TCA合金基体。     

AlSiNi钎料感应钎焊铝/钢接头的组织和力学性能

借助润湿试验、热分析等手段分析了AlSi12钎料和AlSiNi钎料的钎焊工艺性.使用扫描电镜、能谱分析、力学性能测试等手段分析了AlSi12,AlSiNi钎料钎焊铝/钢接头的组织形貌、断口形貌、相组成和力学性能.结果表明,AlSiNi钎料对钢的润湿性优于AlSi12钎料,但钎料熔化区间稍有扩大;在焊缝/钢界面处,AlSiNi钎料钎焊接头金属间化合物层的厚度为8.1 μm,比AlSi12钎料钎焊接头金属间化合物更薄,分布也更均匀;AlSiNi钎料钎焊接头中的含Ni金属间化合物塑韧性更好,与母材钢的结合力更强,AlSiNi钎料钎焊铝/钢接头抗拉强度高于AlSi12钎料钎焊接头.     

非晶镍基钎料钎焊接头性能及微观组织的研究

用非晶镍基钎料和普通晶态钎料在不同的温度下真空钎焊不锈钢,分析了接头的力学性能、元素分布和显微组织.研究表明,钎焊接头的焊接质最在1000℃以下随温度升高而增强,采用非晶钎料的接头强度明显好于普通晶态钎料.     

铜磷基非晶钎料的钎焊性能研究

利用单辊甩带法制备成分为(原子分数,%)Cu_(68.6)P_(14)Ni_(13)Sn_4Si_(0.4)的铜磷基非晶钎料。采用X射线衍射分析、差示扫描量热分析、扫描电镜分析等方法研究非晶钎料的显微组织、熔化特性、润湿性和钎焊性能,并与HL201和HL205两种普通市场钎料的相应性能进行了了对比。结果表明:铜磷基非晶钎料较铜磷市场钎料的显微组织均匀、熔化温度明显降低、熔化区间小、润湿性好,有利于提高钎焊接头性能。     

Al-Si-Ge钎料钎焊Cu/Al接头组织与性能研究

首次采用Al-5.6Si-25.2Ge钎料对Cu/Al异种金属进行了炉中钎焊,分别从钎料的熔化特性、铺展润湿性、Cu侧界面组织以及钎焊接头强度等方面进行了系统研究,并与Zn-22Al钎料钎焊结果进行对比。结果表明,Al-5.6Si-25.2Ge钎料具有较低的熔化温度(约541℃),同时在Cu、Al母材上均具有良好的铺展润湿性。Al-5.6Si-25.2Ge/Cu界面由CuAl_2/CuAl/Cu_3Al_2三层化合物组成,其中CuAl和Cu_3Al_2呈层状,厚度较薄,仅为1~2 mm;CuAl_2呈胞状,平均厚度约为3 mm。Zn-22Al/Cu界面结构为CuAl_2/CuAl/Cu_9Al_4,其中CuAl_2层平均厚度高达15 mm。接头抗剪切强度测试结果表明,Zn-22Al钎料钎焊Cu/Al接头抗剪切强度仅为42.7 MPa,而Al-5.6Si-25.2Ge钎料钎焊Cu/Al接头具有更高的抗剪切强度,为53.4 MPa。     

硼含量及冷却速度对TiAl合金十字形铸件组织的影响

采用真空感应磁悬浮熔炼法制备Ti-47Al-2Cr-2Nb-xB(x=0,0.15,0.8,1.5)(at%)十字形不同壁厚(2、5、10、20mm)的铸件。借助体视显微镜、扫描电子显微镜(SEM)对铸件的组织进行分析,研究硼含量和冷却速度对铸件硼化物形态、晶粒细化效果的影响。结果表明:硼含量越高,冷却速度越快,细化效果越好。随着硼含量的增加,硼化物的形态从弯曲条带状逐渐转变为短棒状或片状。Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.8B铸件硼化物尺寸随冷却速度的降低而减小,Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.15B和Ti-47Al-2Cr-2Nb-1.5B铸件硼化物随冷却速度的变化规律不明显。