添加Ni-Cr-B-Si的Cu基复合钎料真空钎焊金刚石界面微结构

为了降低钎焊金刚石的热损伤和调控钎料性能,采用添加适量Ni-Cr-B-Si的Cu基钎料对金刚石磨粒进行真空钎焊试验。采用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪对金刚石焊后形貌、界面微结构、钎料组织进行了分析。结果表明：添加20%Ni-Cr-B-Si的CuSn混合粉能够与金刚石实现化学冶金结合,金刚石热损伤降低明显,焊后形貌完整,表面基本光滑,并在金刚石表面的不同晶面生成了不同类型和形貌的碳化物。钎料凝固过程中首先析出α-Cu枝晶,经过包晶转变和共析转变,形成了α-Cu枝晶、Cu5.6Sn、Cu3Sn、Ni3Sn和共析α-Cu。随着Ni-Cr-B-Si含量的增大,钎料的硬度在增大,当添加量为20%时,硬度达到360~400HV0.2。     

添加石墨对Ni-Cr合金保护气氛钎焊金刚石磨粒界面组织的影响

钎焊单层金刚石工具磨粒具有高的出刃和把持力,但在高温钎焊过程中易造成金刚石较大的热损伤,利用在Ni-Cr合金中添加适量的石墨,期望能够阻止金刚石石墨化,降低金刚石焊后热应力和过度反应。采用添加质量分数为0%、1%、2%石墨的Ni-Cr合金作为钎料对金刚石进行保护气氛钎焊试验,钎焊温度1 050℃保温5 min,利用扫描电镜对焊后金刚石的形貌和焊缝组织进行分析,测试钎缝的显微硬度。结果表明,添加1%石墨的钎料对金刚石润湿性较好,添加的C元素能够与Cr元素反应后形成碳化物,其中部分Cr3C2在金刚石表面形核长大,并与金刚石有一定位向关系,Cr7C3的形貌由实心转变为空心,钎缝中形成簇状共晶石墨,显微硬度由630 HV0.2下降到580 HV0.2,有利于金刚石磨粒的后期出露和降低热应力。     

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。     

钢基体上镍基钎料激光钎焊金刚石磨粒的界面结构

在氩气保护条件下,用镍基合金钎料在45钢基体上对金刚石磨粒进行了激光钎焊试验,采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD)对钎焊金刚石试样进行了分析.结果表明:激光钎焊过程中在金刚石表面附近形成的富铬层与金刚石表面的碳元素反应生成Cr3C2、CCr7C3、Cr23C6,镍铬合金钎料和钢基体中的元素相互扩散在钢基体结合界面上形成化学冶金结合.     

Cu颗粒增强复合钎料钎焊接头的蠕变断裂及强化机理

测定不同应力和温度下Cu颗粒增强复合钎料及基体钎料钎焊接头蠕变寿命,分析Cu颗粒增强复合钎料及其基体钎料63Sn37Pb钎焊接头蠕变断裂机理。结果表明：Cu颗粒增强复合钎料钎焊接头蠕变寿命优于基体钎料。Cu颗粒表面金属间化合物形成及Cu颗粒对富Pb层阻碍作用是复合钎料钎焊接头蠕变性能改善的主要因素。钎焊接头铜基板上一薄层富Pb相的形成是蠕变裂纹产生的根源。     

Ni-Cr合金真空钎焊金刚石界面微结构分析

钎焊单层超硬磨料砂轮极高的结合强度和接近理想的锋利形貌 ,使它在生产应用中显示出传统砂轮无法比拟的优异性能。这种新型超硬磨料砂轮以其卓越的磨削性能必将逐步取代传统单层电镀砂轮。本文在真空炉中用钎焊的方法 ,用Ni Cr合金钎料 ,适当控制钎焊温度、保温时间和冷却速度 ,实现了金刚石与钢基体的高强度连接。并用深腐蚀的方法处理钎焊后的试样 ,用扫描电镜、X 射线能谱仪 ,结合X 射线衍射结构分析 ,对金刚石与钎料界面微区结构进行了分析。结果表明 :在钎焊过程中 ,钎料会在金刚石界面形成富铬层并与金刚石表面的C元素反应生成Cr7C3 和Cr3 C2 ,其中Cr7C3 呈笋状生长 ,Cr3 C2 呈片状生长。Ni Cr合金与金刚石的冶金结合 ,是实现金刚石和钢基体有高结合强度的主要因素。最后通过磨削对比实验确证了金刚石与钎料有较高的结合强度     

复合陶瓷挺柱钎焊变形的研究及其控制

复合陶瓷挺柱钎焊后,由于陶瓷、金属线膨胀系数的不同,在挺柱中产生较大的残余应力和变形,从而影响其使用性能,通过试验,研究了影响挺柱变形的因素和规律。结果表明,钢套的强度和厚度、钎料的厚度、熔点及强度是影响挺柱焊后变形的主要因素,采用高屈服极限或者较厚的钢套时钎焊变形较小;钎料厚度较厚时钎焊变形较大,采用低熔点,低屈服极限的Sn基活性钎料可显著地降低钎焊变形,基本可能满足挺柱工作的表面凸起量要求。     

金刚石与金属基体钎焊机理的研究

通过在低熔点合金中添加Ti、Cr、V、Mo等强碳化物形成元素 ,在液相下与金刚石表面界面反应生成碳化物膜 ,可改善合金钎料对金刚石表面的浸润性 ,实现钎料对金刚石的牢固粘结。分析了影响钎焊质量的主要因素 ,为高性能金属基金刚石工具的制造提供了理论和实践依据。作为应用实例之一 ,介绍了单层钎焊金刚石砂轮的工艺优势。     

钎焊单层金刚石砂轮关键问题的研究

概述了用活性钎料将金刚石磨料钎焊到钢基体表面制作单层金刚石砂轮，比传统的单层电镀金刚石钞轮具有明显的工艺优势。分析指出了钎焊工艺用现存的关键问题，即如何实现金刚石磨料与合金钎料层高的结合强度，钎料层厚度的均匀性和金刚石磨料的有序排布。给出了可行的解决方案，即利用Ag-Cu-Cr或Ni-Cr等活性钎料与金刚石界面化学反应生成的Cr7C3和Cr23C7，实现钎料层与金刚石间的高强度结合；通过化地貌优化，优化出磨粒排布方式，然后按优化的结果排布磨料。     

两种钎焊金刚石工具微观结构的对比分析

分别利用真空电阻炉中钎焊和氩气保护下高频感应钎焊制作单层钎焊金刚石工具,借助SEM、EDS和XRD等分析了两种工具的微观结构。结果表明：电阻炉中钎焊的金刚石一钎料界面上有两层结构,内层产物是Cr3C2,外层产物是Cr7C3;高频钎焊的金刚石一钎料界面上仅有单层产物Cr3C2。这两种工艺制作出来的工具,其界面结构虽有差别,但都存在化学冶金结合,足以保证金刚石和钎料层之间具有较高的结合强度。     

Study on diamond vacuum brazed with Cu-based filler metal containing Cr

To reduce the thermal damage to the diamond and production cost, Cu-Sn-Ni-Cr and Cu-Sn-Cr were used to braze the diamond. SEM, EDS, and XRD were used to analyze the morphology of the diamond and the microstructure of the interface and the brazing alloy. Graphitization of the brazed diamond was tested by laser Raman, and the static compressive strength and toughness index of the diamond abrasive were measured. The results show that it realizes chemical metallurgical bonding between the diamond and either of these two filler metals, while Cu-Sn-Ni-Cr shows better wettability to the diamond. The brazed diamond has complete morphology and smoothing surface, there is almost no graphite in the diamond, but the static compressive strength and TI decrease slightly. On the surface of the diamond, it generates continuous laminar (Cr, Fe)₇C₃. The bonding strength between the diamond and the filler metal can meet the need of grinding. During the solidification process of the brazing alloy, dendrite α-Cu precipitates out firstly; then there is peritectic transformation and eutectoid transformation to form dendrite α-Cu, Cu_6.5Sn, Cu₉NiSn₃, and eutectoid α-Cu.     

Ni—Cr合金Ar气保护炉中钎焊金刚石砂轮的研究

用活性行钎料钎焊单层金刚石砂轮与传统电镀砂轮相比具有磨锋利，寿命长等优异性能。利用Ar气谷护炉中钎焊的方法，用Ni-Cr合金粉末做钎料，迁当控制钎焊温度，保温时间和冷却速度，实现了金融石与钢基体的牢固连接，利用扫描电镜和X射线能谱，结合X射线衍射结构分析，发现在钎焊过程中Ni-Cr合金中的Cr元素分离出在金刚石界面形成富Cr层并与金刚石表面的C元素反应生成Cr3C2和Cr7C3，这是实现合金与金刚石有较高结合强度的主要因素，重负荷磨削实验表明金刚石为正磨损，没有整颗金刚石脱落。     

Ni-Cr合金真空钎焊金刚石砂轮的研究

利用真空炉中钎焊的方法 ,用 Ni- Cr合金做钎料 ,适当控制钎焊温度、保温时间和冷却速度 ,实现了金刚石与钢基体间的牢固连接。利用扫描电镜 X射线能谱 ,结合金相及试样逐层的 X射线结构分析 ,剖析了Ni- Cr合金与金刚石和钢基体钎焊界面的微区组织结构 ;揭示了 Ni- Cr合金对金刚石和钢基体表面的浸润和钎焊机理。即在钎焊过程中 Ni- Cr合金中的 Cr元素分离出在金刚石界面形成富 Cr层并与金刚石表面的C元素反应生成 Cr3C2 和 Cr7C3,在钢基体结合界面上Ni- Cr合金和钢基体中的元素相互扩散形成冶金结合 ,这是实现合金层与金刚石和钢基体都有较高结合强度的主要因素。最后重负荷磨削实验表明金刚石为正常磨损 ,没有整颗金刚石脱落。     

Cu基钎料电弧钎焊接头强度及断口分析

研究用钨极氩弧焊作为热源,用Cu3Si1Mn钎料、56Cu8Mn26Zn钎料分别钎焊A3钢板及1Cr18Ni9Ti不锈钢板。试验结果表明,在钎料/母材界面分别存在Si、Mn富集带,经XRD分析表明,Si是以Fe2Si相形式存在,而Mn是以固溶体形式存在;用Cu3Si1Mn、56Cu8Mn26Zn钎料钎焊A3钢板接头抗拉强度试样均断在母材,抗拉强度为308.2～308.7MPa,钎焊1Cr18Ni9Ti不锈钢板,拉伸均断在钎缝,其抗拉强度分别是331.5 MPa、382.9 MPa;拉伸断口分析发现,断裂起裂点在搭接钎缝的根部,主要是母材成分与少量的钎料成分混合、溶解而成,是脆性断口;止裂点在钎缝金属中（Cu3Si1Mn钎料）或在近界面上（Cu3Si1Mn钎料）,是塑性断口。     

金刚石表面的膜层沉积处理及其感应钎焊的研究

将热丝化学气相沉积(HFCVD)处理的金刚石作为磨料感应钎焊制作金刚石工具。HFCVD处理试验中,混合气为H2和CH4(体积流量比为100∶1.5),炉内压力为2.0kPa,700℃下处理45min后,在金刚石表面沉积了一层非晶碳膜。感应钎焊HFCVD处理的金刚石显示,出露部分的金刚石棱边能保持良好的锋利性;浸没在钎料层下面的金刚石表面形成了有均匀孔隙且形状不规则的铬碳化合物,液态钎料充填这些化合物孔隙之间,能够增强钎料对金刚石的把持强度。3种金刚石磨料感应钎焊制作的金刚石磨盘的高效重负荷石材磨削试验显示,HFCVD处理的金刚石的整体破碎率和脱落率最低。     

钛基钎料真空钎焊金刚石的试验研究

采用钛基合金钎料,适当控制钎焊工艺,实现了金刚石与钢基体的高强度连接。采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)及X射线衍射结构分析了真空加热条件下,钛基合金钎料与金刚石之间的界面反应,探讨了钎料与金刚石界面处碳化物的形成机理。测试结果表明,钛基合金钎料中的Ti在金刚石表面富集并与金刚石中的C生成了众多岛状的TiC,实现了化学冶金结合。     

镀锡银钎料扩散过渡区生长建模及数值分析

采用温度梯度法对镀锡银钎料进行热扩散处理,形成了扩散过渡区。借助金相显微镜（OM）、原子力显微镜（AFM）对扩散过渡区的厚度、表界面形貌进行分析研究,发现热扩散处理加快了Sn原子的扩散速度,使得Sn原子在银钎料中的浓度升高,扩散过渡区的厚度增加。以Sn原子在镀锡银钎料扩散过渡区的浓度变化为研究对象,由Fick定律建立了扩散过渡区总厚度的数学模型,借助Arrehenius方程对其参数进行数值分析;利用MATLAB软件和扩散过渡区厚度的试验数据对所建模型进行求解,得到了200℃、220℃镀锡银钎料扩散过渡区Sn原子生长的本构方程。试验结果证实所建本构方程在一定程度上可定量表征镀锡银钎料扩散过渡区Sn原子的生长规律。     

TiNi形状记忆合金与不锈钢钎焊接头的微观组织与性能

采用含Ag50％~68％、Cu10％~30％、Zn12％~20％、Sn0％~10％的银基钎料,通过激光钎焊,改变钎焊 有效热输入(激光输出功率和钎焊时间),研究了TiNi形状记忆合金与不锈钢异质钎焊接头的微观组织和性能。结 果表明:AgCuZnSn钎料对TiNi形状记忆合金和不锈钢的润湿性较好,钎焊接头界面平整、致密,与TiNi形状记 忆合金形成的界面反应层较窄,而与不锈钢形成的界面反应层较宽。钎焊有效热输入对TiNi形状记忆合金热影响 区组织和性能影响较大。钎焊有效热输入量过高,将导致TiNi形状记忆合金侧热影响区组织晶粒粗大、硬度降低、 塑性提高。严格控制钎焊工艺参数可以获得具有较高抗拉强度、形状记忆效应和超弹性的TiNi形状记忆合金与不 锈钢钎焊接头。