微量铬添加与快速凝固对Sn-9Zn合金钎料及钎料/铜焊点界面特性的影响

通过真空熔炼制备Sn-9Zn和Sn-9Zn-0.1Cr(质量分数/%)合金钎料,并利用单辊法得到快速凝固态Sn-9Zn-0.1Cr合金钎料,研究了微量铬添加和快速凝固对钎料显微组织、润湿性能、耐腐蚀性能,以及钎料/铜焊点界面金属间化合物(IMC)层在85℃时效过程中生长动力学的影响。结果表明：添加质量分数0.1%铬能够抑制Sn-9Zn合金钎料中富锌相的聚集并细化共晶组织,提高合金钎料的最大润湿力并缩短润湿时间,抑制钎料/铜焊点界面IMC层的生成以及在时效过程中的过度生长;快速凝固态Sn-9Zn-0.1Cr合金钎料中富锌相呈颗粒状弥散分布于β-Sn枝晶中,组织更加细小均匀,耐腐蚀性能显著改善,但界面IMC层在85℃时效过程中的生长速率相比于熔炼态合金钎料略有增大。     

高体积分数SiC_p增强6063Al基复合材料的真空加压钎焊

在580℃、保温40min、压力为4kPa的钎焊条件下,采用Al70-Cu22.3-Si6.1-Mg1.6膏状钎料对增强相体积分数为60%的SiCp/6063Al复合材料进行真空加压钎焊,通过扫描电镜和剪切试验等研究了钎料对复合材料基体及SiC增强相的润湿机理以及钎焊接头的显微组织、剪切断口形貌。结果表明:在试验条件下,钎料对复合材料的润湿性较高,可通过扩散及机械压渗作用与基体、SiC颗粒分别形成冶金结合和机械锁合,接头的抗剪强度均值为71.6MPa;钎料与基体合金的反应界面消失,钎料对大块SiC增强相的润湿性一般,二者之间存在较小的间隙;断裂发生在钎料层以及钎料与复合材料界面的母材侧。     

表面镀镍SiC_p/Al复合材料与可伐合金的真空钎焊

采用扫描电镜、材料试验机等研究了表面化学镀镍后增强相体积分数为55%的SiCp/6063Al复合材料与可伐合金真空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:表面镀镍后的SiCp/6063Al复合材料能够实现与可伐合金的真空钎焊,在550℃下保温20min能得到剪切强度为100 MPa的接头,其断裂性质为脆性断裂;钎料中的钛元素能够与复合材料中的SiC颗粒发生化学反应,达到钎料与基体的冶金结合;焊缝组织致密,钎料对可伐合金和镀镍复合材料的润湿性都良好。     

CuO辅助Ag_(72)Cu_(28)共晶钎料在大气环境中实现Al_2O_3陶瓷钎焊的界面反应

采用CuO辅助Ag_(72)Cu_(28)共晶钎料的方法,在大气环境中实现了Al_2O_3陶瓷的钎焊,研究了钎焊接头的剪切强度、微观形貌以及界面反应产物和界面反应机理。结果表明:该方法可以得到结合良好的Al_2O_3陶瓷接头;在钎焊温度为1 050℃、保温时间为10min、CuO质量分数为10%的条件下进行钎焊时,接头的剪切强度最高,为39.04 MPa;在钎焊过程中,由于陶瓷表面CuO的存在使熔融铜向陶瓷表面富集并发生反应,从而实现钎料的润湿和铺展;在钎焊接头中可见清晰的界面过渡层,界面反应产物主要为CuAl_2O_4及CuAlO_2相。     

合金元素对铝-硅基钎料熔点的影响

为了开发工艺性能优良、熔点低的铝合金钎焊用钎料,用正交试验方法研究了硅、铜、镍、稀土等元素对铝-硅基钎料熔点的影响;用差热分析仪测定了25组试样的熔点;用扫描电子显微镜和能谱仪分析测定了合金的组织和成分。结果表明：铜、硅、镍、稀土均能使铝-硅基钎料的熔点降低,影响的主次顺序为铜、镍、硅、稀土;Al-6．59／5Si～25％Cu-2％Ni-0．3％RE合金的熔点最低,为526．43℃。     

微量稀土及工艺参数对SnAgCu钎料合金润湿特性的影响

选用商用水洗钎剂，采用润湿平衡法研究了Sn2．5Ag0．7CuXRE系钎料合金在不同钎焊工艺参数下对表面组装元器件润湿特性的影响。研究结果表明：添加微量稀土（RE）可改善钎料的润湿特性，当RE添加量（质量分数）达0．1％时，润湿效果最好；钎焊温度升高、钎焊时间和预热时间延长，可不同程度提高润湿力，但钎焊温度过高、时间过长，润湿力下降；Sn2．5AgO．7Cu0．1RE钎料合金在最佳钎焊工艺参数钎焊温度250。C、预热时间15S、钎焊时间5S时，润湿力最大，达到现行商用Sn3．8Ag0．7Cu钎料合金的润湿力，能满足表面组装对无铅钎料润湿性能的要求。     

烧结温度对电磁压制Ag-25.5Cu-27Sn钎料显微组织及性能的影响

以纯金属粉末为原料,利用电磁压制技术制备了Ag-25.5Cu-27Sn钎料,并在100~500℃保温30 min进行烧结,研究了烧结温度对钎料相对密度、物相组成、显微组织、熔化特性,以及对其钎焊铜接头微观形貌和抗拉强度的影响。结果表明:随烧结温度的升高,钎料的相对密度先降低后升高,400℃烧结钎料的相对密度高于未烧结钎料的,并生成了稳定的ε_1-Cu_3Sn和ε_2-Ag_3Sn相;烧结使钎料的熔化温度略有提高,400℃烧结钎料的熔化温度比250℃烧结的降低了约4℃;400℃烧结钎料钎焊铜接头焊缝中的气孔数明显较少、组织均匀细小,其抗拉强度比未烧结钎料钎焊铜接头的提高了16%。     

Ti-6Al-4V真空钎焊研究

针对目前用于Ti合金钎焊的Ti基钎料熔点偏高的现状，设计了Ti-Zr-Cu-Ni钎料，结果 表明，接头强度较高，因钎焊温度较低母材基本上保留了原始组织。同时还证明Ti-Zr-Cu钎料大幅度增加Cu的质量分数易造成钎缝中心区域生成连续分布的Ti2Cu+TiCu，严重影响接头强度。     

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。     

普通与急冷Al-Si-Zn钎料的显微组织与力学性能

向Al-Si钎料中添加质量分数为0.1%~7.0%的锌粉,采用电弧炉熔炼法和单辊熔体快淬法制备了普通和急冷Al-Si-Zn钎料,并用这两种钎料对304不锈钢和6063铝合金进行钎焊,研究了这两种钎料的组织、抗拉强度以及钎焊接头的抗剪强度。结果表明:随着锌粉添加量增加,两种钎料的润湿角均减小;与普通钎料相比,急冷钎料的晶粒更加细小,组织更加均匀;当添加锌粉的质量分数为0.5%~3%时,Al-Si-Zn相呈弥散状,钎料强度较高;当添加锌粉的质量分数超过3%后,Al-Si-Zn相呈聚集状,钎料强度较低;成分相同时,急冷钎料的抗拉强度及接头的强度都高于普通钎料的;但急冷钎料仍为细晶结构而非非晶结构,其组织仍有待改善。     

铜粉添加量对不锈钢钎焊接头组织和显微硬度的影响

在BNi-7镍基钎料中添加纯铜粉制成组合钎料,然后采用真空方法在板间隙为40μm的条件下钎焊316L不锈钢,研究了铜粉含量对钎焊接头组织和显微硬度的影响。结果表明:在BNi-7钎料中添加纯铜粉能有效改善较大间隙接头的填充性能;添加纯铜粉后,钎缝中的脆性化合物显著减少,并呈岛状、条状、麻点状等镶嵌在镍基固溶体中,导致接头的显微硬度降低,当添加纯铜粉的质量分数为9%时,钎缝中的脆性化合物最少,接头的显微硬度为1 000 MPa。     

多层复合钎料钎焊Ti(C,N)基金属陶瓷与45钢接头的组织

采用由Ag-Cu-Ti+Mo钎料、铜箔和Ag-Cu钎料组成的多层复合钎料,对Ti(C,N)基金属陶瓷和45钢在不同温度(890,920,950℃)和不同时间(10,20,30min)下进行了真空钎焊,根据接头截面形貌和剪切强度确定了最佳钎焊温度和保温时间,并分析了最佳工艺下钎焊接头的显微组织。结果表明:随钎焊温度的升高或保温时间的延长,Ag-Cu-Ti+Mo钎料与金属陶瓷间的界面反应层厚度增大,铜钛金属间化合物增多,两侧钎料区中的铜基固溶体增多,接头的剪切强度先增后降;最佳钎焊工艺为钎焊温度920℃、保温时间20min,此时接头剪切强度最大,从金属陶瓷向45钢,接头组织依次为Cu3Ti2+Ni3Ti金属间化合物,银基固溶体+铜基固溶体+钼+铜钛金属间化合物,铜,银基固溶体+铜基固溶体。     

BAg45CuZn的氩弧钎焊

BAg45CuZn是一种常用的银基钎料,其主要成分(质量分数)为Ag45％、Cu30％和Zn25％。其熔点为660～740℃,常制成丝状,采用氧—乙炔火焰加热方法进行钎焊。钎焊时须配合使用钎剂HJ102,以去除待钎焊处的氧化膜,增加流动性和润滑效果,常用于钎焊铜与铜合金、钢与不锈钢等。由于火焰钎     

Mg-Zn-Al-Er钎料的研制及其钎焊性能

研制一种Mg-Zn-Al-Er钎料。在钎料熔炼的过程中,对处于液态金属的钎料进行超声振动,超声功率为600 W,超声频率为20 kHz,超声处理时间为分别为0 s、60 s、120 s、180 s及240 s。钎料浇铸温度为600℃。研究结果表明,在液态钎料中施加超声波,可以起到净化钎料、细化晶粒及促进第二相α-Mg和Al3Er析出的作用。研制的Mg-Zn-Al-Er钎料的熔点不超过355℃,熔化区间不超过10℃,有利于钎焊的进行。对所研制的钎料进行炉中钎焊。钎焊过程中,熔点较高的Al3Er相仍可弥散分布于钎焊接头中,作为形核质点,细化晶粒。钎料超声处理时间为180 s时,其钎焊搭接接头剪切强度为59.7 MPa,为未经超声处理钎料搭接接头剪切强度的1.2倍。     

铝钎焊用锌基合金钎料的制备及钎焊接头的组织和抗剪强度

采用高频感应加热装置制备了锌基合金钎料,并以纯铝为母材进行润湿试验,并采用该钎料分别对2A12铝合金、55%SiCp/Al复合材料进行钎焊,分析了合金钎料的显微组织、成分、熔化温度范围,并对合金钎料及钎焊接头的拉剪强度进行了测试。结果表明:自制锌基合金钎料主要由α-Al固溶体、η-Zn固溶体和共晶组织组成,熔化温度区间为361~398℃;锌基合金钎料在纯铝上具有较好的润湿性;使用锌基合金钎料钎焊铝合金,其钎缝组织为η-Zn相、细小的共晶组织、树枝状及块状的α-Al相;钎焊55%SiCp/Al复合材料,其钎缝组织由铝的共析组织、η-Zn相、条纹状共晶组织及细小的共晶组织组成;钎料、2A12铝合金钎焊接头以及55%SiCp/Al复合材料钎焊接头的抗剪强度分别为237,127,109 MPa。     

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-Al_2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CuAl_2和Al_(4.2)Cu_(3.2)Zn_(0.7)化合物。接头的剪切强度为89～100 MPa,主要断裂于CuZn_5化合物和铜基体的界面处。     

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。     

低体积分数SiC_p/A356复合材料真空钎焊温度的确定

采用Ag47-Cu18-In17-Sn17-Ti1钎料,分别在560,570,580℃下保温30min对增强相体积分数为15%的SiC_p/A356复合材料进行真空钎焊,研究了钎焊接头的显微组织、显微硬度及抗剪强度,并确定了最优的钎焊温度。结果表明:在560~580℃温度区间进行真空钎焊获得的接头焊缝组织致密,钎料对基体铝合金和SiC颗粒都具有良好的润湿性,钎料中各元素在580℃下的扩散距离远大于在560℃下的;随着钎焊温度升高,焊缝中心及扩散区的显微硬度都逐渐下降;最佳的钎焊温度为560℃,在此温度下制备钎焊接头的抗剪强度可达51.8 MPa,焊缝中心与扩散区的显微硬度分别为99.4HV和110.7HV,接头的断裂方式表现为塑性断裂。     

Ag-Cu-Ti活性钎料真空钎焊钨、石墨与铜的研究

研究了Ag-Cu-Ti活性钎料高真空钎焊钨与铜与石墨与铜，结果表明，钎焊钨与铜时可获得接近母材铜强度的接头，剪切断裂发生在铜与Ag-Cu-Ti之间的扩散层中，钎焊石墨与铜时接头最大强度为32MPa，剪切断裂主要发生在近石墨与钎缝金属界面的石墨中，高强度结合界面是通过活性元素Ti向钨或石墨扩散并与之反应而形成的。     

钎焊温度对YG8硬质合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢钎焊接头组织与力学性能的影响

以L304银焊片为钎料,对YG8硬质合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢进行高温氩气保护钎焊,通过显微组织观察、能谱分析、硬度测试、室温剪切试验等,研究了钎焊温度对钎焊接头组织及力学性能的影响。结果表明:随着钎焊温度的升高,接头焊缝的组织更加均匀致密,钎料逐渐熔化且充分填充焊缝,钎焊质量变好,但当钎焊温度高于920℃时,钎焊接头出现过热现象,组织粗大,钎焊质量变差;随着钎焊温度的升高,钎焊接头的剪切强度和显微硬度均呈先增大后减小的趋势;当钎焊温度为910℃时,钎焊接头的剪切强度为147.5MPa,显微硬度为194HV,钎焊接头的综合力学性能最好。