Si3N4复相陶瓷半固态连接的接头组织和界面反应

根据复合材料的强化原理,用Ag-Cu-Ti钎料和TiN颗粒作为复合连接材料在半固态下连接Si3N4复相陶瓷以提高接头强度,研究了接头的组织和界面反应.结果表明,接头由母材/反应层/含微量Ti的Ag-Cu TiN/反应层/母材组成,反应层由含Ti、Si、N三种元素的一些化合物组成;TiN颗粒在Ag-Cu基体中的分布总体均匀,两者之间的界面清晰、结合致密:当TiN的加入量较小时,对连接材料与母材的界面反应没有明显影响.初步的剪切试验结果表明,采用Ag-Cu-Ti加TiN颗粒作为复合连接材料连接Si3N4陶瓷可以提高接头强度.     

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.     

聚焦光束合金化工艺对合金化层成型及显微组织的影响

采用Cr,Ni单质粉末及B ,Si造渣剂以聚焦光束合金化方法在 4 5 # 钢表面合成了奥氏体型表面层。借助扫描电镜 (SEM) ,能谱仪 (EDS) ,X射线等方法研究了合金化工艺对合金化层的成型、显微组织及物相组成的影响规律。试验结果表明 ,当合金化元素加入量一定时 ,合金化层的成型及其显微组织不仅取决于热输入量 ,还与造渣元素B ,Si的加入量有关。为获得成型良好的合金化层 ,热输入量增加时必须提高造渣元素B ,Si的加入量。采用低热输入合成的合金化层的显微组织由大量的γ(Fe ,Ni)及少量的晶界α(Fe Cr)构成 ,而高热输入合成的合金化层中的γ(Fe ,Ni)晶界为γ(Fe ,Ni) +Cr2 B双相共晶     

铸铁表面Cr合金化层的微观结构及耐磨性能

采用聚焦光束重熔预涂单质Cr粉的方法对灰铸铁进行了表面改性处理,用SEM,EDS,Xray等分析了合金化层的微观组织特点及其物相组成,用环块摩擦试验测试了合金化层的耐磨性能。试验结果表明,聚焦光束重熔Cr粉合金化层的耐磨性较灰铸铁基体明显提高,合金化层的耐磨性随着Cr粉预涂量的增加而提高,表面磨损机制由犁沟和划伤转变为表面塑性变形。其原因在于,随Cr粉预涂量的增加,合金化层微观组织中的富铁α(Fe,Cr)+Cr7C3共晶体基底依次被富铁的α(Fe,Cr)+Cr23C6共晶体和富铬的α(Fe,Cr)铁素体取代。     

氧化物复合活性焊剂对聚焦光束焊接熔深的影响

研究了复合成份活性焊剂对于低碳钢聚焦光束焊接熔深的影响规律以及焊剂增加熔深的原因.结果表明,复合焊剂的配比是熔深增加量的最显著影响因素,并由此对配比进行了优化.在该配比下,复合焊剂增加熔深的效果优于单一成分活性焊剂.采用焊接热循环曲线检测系统,获得母材热影响区某点在焊接过程中的峰值温度.在母材不熔化状态下,比较涂敷焊剂和不涂焊剂时的峰值温度的变化,可知活性焊剂有效地增加了对光束的吸收率;在母材熔化状态下,比较焊剂涂敷量对测量点的峰值温度和熔深的影响规律发现,活性焊剂有改变熔池流动模式的作用.在聚焦光束活性焊接过程中,焊剂导致熔深增加的原因是焊剂对光束吸收率的提高以及焊剂改变了熔池的流动模式.     

钇基和镱基钎料钎焊YBCO高温超导块材研究

采用YBCO基和YbBCO基两种超导钎料对YBCO高温超导块材进行了钎焊连接,测试比较了原始超导块材和经过氧恢复处理的钎焊接头的磁浮力,以评价块材和钎焊接头的超导性能,并对YBCO超导块材的钎缝组织进行了微观分析。结果表明,在本文工艺条件下,钎焊接头的磁浮力密度最高可达原母材的79.4%。采用钎焊连接技术可以实现高性能YBCO超导块材的大尺寸化。微观组织分析表明,钎缝区出现了Y211相或(Y,Yb)211相的富集,211相的富集对接头的超导电性有不利影响。     

镍基合金粉末光束堆焊层的微观组织及强化机理

采用X射线衍射，SEM，EDAX及显微硬度和洛氏硬度等分析手段研究了含碳量为1．0％的NiCrBSi系自熔合金粉末光束堆焊层的微观组织及强化机理，结果表明，采用光束镍基合金粉末堆焊可在铁碳合金表面获得与基体冶金结合良好，无裂纹，轻度稀释的强化层，堆焊热输入对堆焊层稀释率及合金元素烧损的影响程度决定了堆焊层微观组织及物相组成，小热输入堆焊时，堆焊金属经度稀释（η=3.5%），其显微组织由少量初生的γ－Ni和大量的γ－Ni Bi3B Ni3Si三相共晶组成的亚共晶基底，以及在基底上分布着大量的Cr23C6,(Cr,Fe)7C3高硬度相组成，采用大热输入堆焊，堆焊金属稀释率达12％，堆焊层由大量的γ－（Fe,Ni0枝晶和少量γ－(Fe,Ni) M7C3共晶组成，在堆焊层中未发现一次碳化物的析出，在光束粉末堆焊层中大量高硬度M23C6,M7C3共晶组成，在堆焊层中未发现一次碳化物的析出，在光束粉末堆焊层中大量高硬度M23C6，M7C3型碳化物和Ni3B,Ni3Si共晶相的析出以及合金元素在γ相中的过饱和固溶是其是以强化的主要原因，与TIG堆焊相比，采用相近热输入所获得的光束粉末堆焊层的耐磨性能提高了3倍以上。     

15MnVN钢中碳硫含量对熔合线韧性的影响

本文采用了含碳偏上限(0.18％C)及偏下限(0.15％C)的四种15MnVN钢板的轧向及横向试件,经热模拟后测定并对比了粗晶区组织在室渴及-40℃下的冲击及断裂韧性;并辅以弯曲载荷下对启裂部位的动态观察及断口腐蚀对照等方法研究了不同t8/5下粗晶区组织参量的变化与韧性变化的关系,以及脆化的机理.结果表明:(1)15MnVN钢中含碳量对熔合线韧性有很大影响,含碳量从下限增至上限,韧性显著恶化.(2)含碳偏高时,熔合线韧性恶化的原因:一是上贝氏体中富碳的M-A相引发解理的脆化作用;二是伴随网状先共析铁素体的析出,晶界上析出富碳的M-A相所造成的晶界脆化.(3)含较低磷(0.15％C)时,粗晶区韧性有显著改善,因而适当降碳是改善15MnVN钢熔合线韧性的有效措施之一.(4)在含碳较高的15MnVN钢粗晶区中,由于碳所引起的脆化是主要矛盾方面,硫的有害作用相对居次要地位,因而仅降硫对改善韧性的作用不太显著,只有降碳的同时降硫才能有效地改善熔合线韧性。     

聚焦光束堆焊铜基自熔合金过程中Fe3Si增强相的反应合成

利用Cu与Fe具有液相分离特性,以及母材与堆焊材料的冶金反应,采用聚焦光束堆焊制备了Fe3Si弥散分布的铜基合金复合堆焊层.采用X射线衍射、SEM、EDS及显微硬度分析等方法研究了堆焊层的物相组成和微观组织特征.实验结果表明,聚焦光束堆焊过程中,由母材熔化而进入熔池的Fe元素与熔池中的Cu合金呈液相分离状态,进入溶池的Fe由于密度小而上浮,上浮过程中与熔池中的Si反应生成Fe3Si.Fe3Si在堆焊层中弥散分布于α-Cu基体中,分布密度由堆焊层表面向下呈减小趋势.     

聚焦光束堆焊生成陶瓷颗粒增强的复合材料表层

研究了在碳钢表面光束堆焊生成陶瓷颗粒增强复合材料表层的可行性，考察了陶瓷颗粒物理性能及其加入量等对复合材料表层质量的影响规律。试验结果表明：陶瓷颗粒的密度及其与基体NiCrBSi合金间的润湿性对复合材料表层的成形有重要影响，与普通TiC及WC相比，由于WC/Ni及NiCrBSi合金的润湿性好，因此更适合用作以镍基合金为基的复合材料表层的颗粒增强相，在复合材料表层成形良好的前提下，增加陶瓷颗粒的加入量有利于复合材料表层宏观硬度的提高。