铝合金热管低温扩散钎焊

针对可展开式热辐射产品中环路热管与外贴热管低温钎焊、高温使用的技术要求,开发一种新型镓基低银钎料Ga60Cu38Ag2。采用扫描电子显微镜、XRD能谱分析、DSC等方法对试验结果进行分析对比,结果表明,镓基钎料中的元素Cu,Ga形成了CuGa_2的金属间化合物,并且其中的部分Ga扩散到铝合金Ag镀层中,与银形成了Ag_3Ga金属间化合物;元素Al部分固溶在镀层中,部分与Ag形成了AlAg_3的金属间化合物。钎焊接头抗剪强度达到18 MPa,钎料的固相线温度为263℃,满足可展开式热辐射器的使用要求。     

感应钎焊工艺对钎缝组织和性能的影响

采用扫面电子显微镜、万能力学试验机等方式系统地研究了钎焊温度、钎剂用量、保温时间等工艺参数对硬质合金铣刀钎缝质量的影响。研究结果表明，高温对钎缝强度的损伤程度要明显高于低温的影响，钎剂在高温失效显著，无法对被焊区域进行有效保护，钎缝内部氧化明显，氧含量高达30%以上；被检区域内均出现氧元素的富集，富铜相的抗氧化能力明显弱于富银相；相同钎焊温度延长保温时间到5～6 s时，钎料在母材上的润湿性得到明显提高，钎焊接头抗拉强度达到410 MPa以上，但如继续延长保温时间，钎剂将失去保护能力，接头强度急剧下降；钎焊过程中钎剂涂敷量较大时，钎缝界面处易残留钎剂夹渣，影响接头性能，必须合理调控钎剂用量。     

微量元素Ce、Sb、Li对银基钎料润湿和抗氧化性能的影响

制备含有不同微量元素的四种钎料,研究微量元素对其润湿性和抗氧化性的影响.结果表明:合金元素Sb降低钎料的润湿性,使润湿面积减小31.5％,但这种元素能显著提高钎料的抗氧化性,氧化速率比基体钎料的降低了30％; Ce既能能提高钎料的润湿性,又能提高钎料的抗氧化性;Li能提高钎料的润湿性,但却极易被氧化,氧化速率比基体钎料增加了46％,综合考虑以添加微量元素Ce为最优.     

Mg-Al-Sn钎料及其AZ61A镁合金钎焊接头组织性能分析

采用扫描电镜、X射线衍射分析、热分析等手段分析了Mg58.5Al31.5Sn10和Mg58.5Al31.5Sn10RE两种钎料及其钎焊AZ61A镁合金对接接头组织性能. 结果表明,Mg58.5Al31.5Sn10钎料及其钎缝组织主要由块状Mg2Sn和(Mg17Al12+Mg2Sn)二元共晶相组成,并含有少量三元共晶相(Mg17Al12+Mg2Sn+α-Mg). Mg58.5Al31.5Sn10RE钎料及其钎缝组织中未发现块状Mg2Sn相,其组织主要由(Mg17Al12+Mg2Sn+α-Mg)三元共晶和(Mg17Al12+Mg2Sn)二元共晶相及少量Al-RE组成. 和Mg58.5Al31.5Sn10钎料相比,Mg58.5Al31.5Sn10RE组织更加均匀细小,固液相线温度明显降低,熔程缩短了6 ℃,铺展面积提高了5.4%,对接接头平均抗拉强度提高了8.6%,二者拉伸断口形貌均呈现为脆性断裂.     

Pr,Nd对Sn0.3Ag0.7Cu0.5Ga无铅钎料显微组织的影响

分析了添加两种稀土元素Pr,Nd对Sn-0.3Ag-0.7Cu-0.5Ga无铅钎料基体组织、焊点界面组织的影响并测定了焊点抗剪强度.结果表明,在该钎料中分别添加Pr,Nd元素可以改善钎料的显微组织,且加入Pr元素的效果优于Nd.添加Pr元素的钎料基体组织中金属间化合物分布均匀,而后者易在晶界处产生“区域”状金属间化合物,成为裂纹的发源地.稀土元素的吸附作用可以降低钎料与铜基板界面反应的剧烈程度,从而改善界面的形貌.添加Pr元素的钎料可以更好地与铜基板结合,从而提高了焊点的抗剪强度.     

氧含量对银基粉状钎料润湿性及钎缝力学性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜等分析手段对退火不同时间后的银基粉状钎料进行研究.结果表明,随着氧含量增加,钎料合金的固相线温度不断升高,氧含量为0.6047%的钎料固相线温度比铸态的提高了近56℃;随着氧含量的增加,钎料表层覆盖了大量的氧化物,使钎料和基体之间不能进行良好的润湿,润湿性明显下降;当氧含量增加到0.02%左右时,钎料抗拉强度略有降低,继续增加氧含量,抗拉强度下降速率开始增加,当氧含量增加到0.03%以上时,强度急速下降,由最初的300 MPa左右降低到了170 MPa左右;焊接接头组织中出现夹杂物,而且夹杂物的尺寸随着氧含量的增加不断增大,钎着率降低.     

金相法与硬度法测量离子渗氮层深度差异性研究

用金相法与硬度法对不同调质硬度的42CrMo、38CrMoAl钢试样离子渗氮层厚度进行测量和比较.试验结果表明,42CrMo和38CrMoAl钢的调质硬度对硬度法测层深有较大影响,对金相法则影响不大,使二者得到的结果不能很好的统一.当调质硬度低于29 HRC时,硬度法测得的渗氮层厚度大于金相法测得的渗氮层厚度;当调质硬度升高到29～31 HRC时,两种测试手段得到的结果基本一致;当试样调质硬度高于32 HRC时,金相法测得的结果大于硬度法测得的结果.调质硬度越高,二者之间的差别越大.当两种测试手段存在差别时,渗氮层越厚,二者测得的结果差值也越大.     

退火时间对AgCuZnNiMn/Cu/AgCuZnNiMn多层复合钎料元素扩散行为的影响

采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和万能力学试验机等研究了500℃退火不同时间对AgCuZnNiMn/Cu/AgCuZnNiMn多层复合钎料界面元素扩散行为与钎焊力学性能的影响。结果表明：复合钎料界面扩散层主要为银基固溶体、铜基固溶体；随退火时间的增加，物相发生明显粗化，界面两侧元素不断发生互扩散，当退火时间为24 h时，界面扩散层厚度达20μm。同时，随退火时间的增加，钎焊接头界面处的应力缓释Cu层逐渐减少直至消失，接头强度从224 MPa下降到165 MPa,接头断裂机制从以韧窝为主的韧性断裂向韧-脆混合性断裂转变。表明退火时间对多层复合钎料中间层宽度设定有重要影响，而中间层的相对宽度也影响钎料的使用性能。     

铜铝钎焊接头中的金属间化合物

本文对近年来钎焊铜铝异种材料的相关研究进行回顾,分析了在接头形成与服役时,焊缝中金属间化合物(IMCs)的形成与生长。结果表明,金属间化合物的形成与生长在接头形成与服役过程中是不可避免的。金属间化合物的形成和生长取决于铜铝之间以及与钎料之间的原子相互扩散。金属间化合物的形核和生长必须同时满足热力学与动力学条件。脆硬性金属间化合物容易引起应力集中,且其形成与生长会加剧扩散原子的消耗,因此金属间化合物的形成与生长是导致接头缺陷(如孔洞、空洞和裂纹)的主要原因之一。当界面处金属间化合物层的厚度超过2~5μm时,接头性能会急剧下降。影响金属间化合物生长与扩散和接头缺陷的主要因素有温度,导热性,接头设计,热输入和钎料成分等。以上因素主要通过改变原子扩散过程影响金属间化合物的形成与生长。目前,控制金属间化合物形成与生长的主要方法有控制接头热输入、优化接头设计和在钎料中添加第三元素等。     

焊后钎剂残渣腐蚀行为分析

采用扫描电子显微镜、电化学工作站等手段对同一型号不同药芯钎料钎剂残渣的腐蚀行为进行了系统研究分析。研究结果表明：钎料和基体在钎剂溶液中均发生了腐蚀,基体的腐蚀速率整体明显高于钎料的腐蚀速率;腐蚀速率随着时间的延长不断降低,但腐蚀并未停止。钎料组织越细,晶界越多,晶界处非规则排列的原子将发生较多腐蚀反应,耐腐蚀性下降。高温加速试验后Fe基体和镀锌层间出现微观裂纹,钎剂中强腐蚀性物质已渗透到界面层;在镀锌层区域,锌元素大量被氧化,形成了ZnO;在残留钎剂层区域,Fe,Zn元素含量较高,耐蚀性较差的Fe元素部分已扩散到残留钎剂层区域,形成铁的氧化物,同时又与NaCl等发生反应,形成FeCl3等物质。 创新点： 探明了钎剂残渣的腐蚀行为,明确其对钎焊接头可靠性的影响程度。