铝/钛异种金属填丝电子束熔钎焊接头组织与性能

采用填丝电子束熔钎焊对TA2纯钛和1060纯铝进行了焊接试验,分别对接头显微组织、相组成、抗拉强度和显微硬度进行了分析. 结果表明,采用填丝电子束熔钎焊可以实现纯钛与纯铝的有效连接,接头抗拉强度为98.8 MPa,达到铝母材的96.7%. 接头呈现典型的熔钎焊特征,由钛侧钎焊接头及铝侧熔焊接头组成. 熔钎焊界面存在Ti-Al金属间化合物层,其厚度小于2 μm,未对接头性能强度产生影响. 铝侧熔化区内存在散布的金属间化合物起到一定强化作用,显微硬度最低值位于铝侧热影响区内,拉伸断裂于该区域.     

含Cu的复合钎剂对铝/钢熔钎焊接头组织性能的影响

采用双熔池TIG熔钎焊方法,对不锈钢与铝合金焊接接头进行了试验制备,研究了Nocolok复合钎剂中添加Cu时,熔钎焊接头界面组织及力学性能的变化。研究发现,采用含Cu的复合钎剂,熔钎焊层致密性提高,与基体界面结合良好,熔钎焊层的组织形态得到改善;熔钎焊层所形成的金属间化合物中,靠近不锈钢侧由原来的Fe_2Al_5相转变为含Cu的α-Fe相,在铝合金侧则由原来的絮状FeAl_3~+Al共晶相转变为锯齿状的Fe_4Al_(13)相,该结构相中的部分Fe原子被Cu原子取代,形成(Fe,Cu)_4Al_(13)。力学性能测试表明,随着复合钎剂中Cu含量增加,熔钎焊接头的剪切强度先增后降;与纯复合钎剂相比,接头剪切强度明显提高,以Cu含量为15wt%时熔钎焊接头的强度最高。     

保温时间对SiC_P/Al6061复合材料真空钎焊接头组织性能的影响

采用Al5Si28Cu1.5Ti钎料,在真空钎焊炉中钎焊SiCP为55%的SiCP/Al6061铝基复合材料,钎焊温度580℃,研究了保温时间对接头组织性能的影响。结果表明,活性钛元素提高了钎料对复合材料的润湿性,保温40 min接头的组织性能最好,剪切强度为84 MPa。     

Cu基板粗糙度对SnAgCu无铅钎料润湿性的影响

在微电子封装软钎焊领域,钎料的润湿性直接决定焊接接头的性能.文中以不加入外来元素为前提,以SAC305/Cu钎焊体系为研究对象,完成了SAC305钎料在不同粗糙度Cu基板上的润湿铺展试验,研究了Cu基板粗糙度对SnAgCu钎料润湿性及SnAgCu/Cu界面化合物形貌与分布的影响.结果表明,?SnAgCu钎料在Cu基板上...     

铝/黄铜异种金属TIG熔钎焊接头显微组织与力学性能

采用Zn-2%Al(质量分数)药芯焊丝对5052铝合金和H62黄铜进行TIG熔钎焊搭接试验,并对接头显微组织、界面层结构及力学性能进行分析。结果表明:Zn-2%Al药芯焊丝在黄铜母材表面润湿性良好,能够获得较好的铝/黄铜熔钎焊接头。在黄铜侧过渡区形成块状和条状的Al Cu脆性金属间化合物相,同时在黄铜侧界面处形成Cu9Al4、Cu Zn金属间化合物层。随焊接热输入的增大,界面层厚度先增大后减小,接头拉伸载荷也是先增大后减小。焊缝中心区及界面层的显微硬度高于铝和黄铜母材的。接头拉伸时断于黄铜侧界面区,且断口为解理断裂。     

铝离子注入不锈钢/铝钎焊接头界面结构研究

采用铝离子注入不锈钢前处理的方法优化了不锈钢/铝钎焊接头质量,研究了钎焊参数对不锈钢/铝钎焊接头形貌及相结构的影响。结果表明,铝离子注入不锈钢前处理的方法可以使后期钎焊获得更好的不锈钢/铝钎焊接头及焊趾形貌;随着钎焊温度的增高、钎焊时间的延长,不锈钢/铝钎焊接头界面脆性相厚度增大。注铝不锈钢/铝钎焊接头断裂形式与界面脆性相厚度密切相关,接头脆性相厚度小于10μm时,不锈钢侧断口处Al相含量很高,接头在钎料区失效,失效形式为韧性断裂;而脆性相厚度大于10μm时,不锈钢侧断口处Fe13Al4、FeAl2等脆性铁-铝相含量很高,接头断裂在脆性相区,接头失效形式为脆性断裂。     

保温时间对Cu/Al钎焊接头界面组织和性能的影响

采用Zn -40Sn钎料通过感应钎焊实现了Cu/Al的可靠连接.研究了钎焊时间对接头界面组织和性能的影响规律.研究结果表明:随着钎焊时间的延长,母材侧反应层厚度增加,Cu,Al元素扩散加剧,金属间化合物增多.当感应电流I=12 A,钎焊时间t=15 s时,接头抗剪强度最高为45.5 MPa.接头断裂于铜侧金属间化合物层处,随着钎焊时间的延长,该处Al4.2 Cu3.2Zn0.7相增多,Cu - Zn相减少,断裂发生在二者混合区.通过合理的优化钎焊时间,在保证充分焊合的情况下尽量减少金属间化合物的含量可以获得强度较高的钎焊接头.     

纳米颗粒复合钎料搅拌辅助低温钎焊接头力学性能

采用搅拌辅助低温（半固态区间）钎焊技术,成功制备了低银钎料和纳米复合钎料钎焊接头。研究表明,在低银钎料中加入纳米Ni颗粒,能提高钎料的润湿性和填缝能力,Ni与Cu6Sn5生成孔洞状的化合物(CuxNi1-x)6Sn5及低温搅拌形成的微孔成为界面原子的扩散通道,使其界面IMC厚度都明显高于相同工艺下低银钎料钎焊接头。添加纳米颗粒后,钎料的抗拉强度较基体提高了15.7%,剪切强度较基体提高了22.9%,钎料及其接头由脆断向韧性断裂转变。在钎剂辅助基础上施加搅拌,其复合钎料接头抗拉强度和剪切强度分别较基体钎料的接头提高了32%和24%,相当甚至优于复合钎料本身的抗拉强度和剪切强度     

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。     

保温时间对铝/铜钎焊接头界面化合物和力学性能的影响

采用Zn-22Al钎料配合KAlF4-CsAlF4无腐蚀钎剂,在不同保温时间下对铝/铜进行炉中钎焊,研究了保温时间对钎焊接头、微观组织形貌,铜侧界面元素分布以及接头力学性能的影响.结果表明,随着保温时间的延长,Al/Cu接头Cu/钎缝界面CuAl₂化合物由层片状逐渐转变为树枝状并向钎缝内部生长;钎缝中的CuAl₂相由粗大块状转变为长条状或薄片状;Cu/钎缝界面处Zn元素含量峰值在保温时间为2 min时出现在铜母材与AlCu化合物之间,随着保温时间延长,Zn元素峰值逐渐向钎缝内部迁移.同时,铝/铜钎焊接头的抗剪强度随保温时间延长先提高后降低.     

Al/Cu感应钎焊接头组织及性能研究

以某型汽车车载制冷系统为研究背景,采用Zn-22Al钎料配合Cs F-Al F_3钎剂通过感应钎焊的方法实现了Al/Cu的连接。研究结果表明,Al/Cu钎焊接头的Cu侧界面处主要由Al_4Cu_9和Al_2Cu_3金属间化合物组成,没有脆性Al_2Cu金属间化合物生成。钎焊接头抗剪切强度高达72 MPa,Al/Cu接头拉伸断裂于Cu侧界面处,呈现出典型的解理断裂形式。其研究结果能够为车载制冷系统及相近领域提供参考。     

不锈钢软钎焊用钎料和钎剂的研究

研究了304不锈钢软钎焊用钎剂和钎料,结果表明:氯化锌+氯化铵+盐酸钎剂可以较好的钎焊不锈钢;Sn-3.5Ag-0.7Cu无铅钎料对不锈钢的润湿性与Sn-Pb钎料相当,Sn-0.7Cu钎料次之,Sn-9Zn的润湿性较差。对Sn基钎料与不锈钢的界面金相分析表明:Sn基钎料与不锈钢的界面形貌较平坦,界面处仅有少量FeSn_2金属间化合物生成,不锈钢软钎焊接头的强度与所采用钎料密切相关。     

钛/铝激光熔钎焊接头原位 TEM 拉伸断裂行为

对于钛/铝异种金属熔钎焊接头,钛合金侧界面金属间化合物层的形态、厚度对接头力学性能存在显著影响.传统微观组织表征 + 宏观力学性能测试的方法无法直观获得纳米尺度下裂纹的萌生及扩展过程.基于此,采用原位TEM表征技术,对钛/铝熔钎焊接头界面金属间化合物层处的拉伸断裂行为展开研究,阐明界面金属间化合物层对接头力学性能的影响规律.结果表明,金属间化合物层物相主要以TiAl相和TiAl₃相为主,在原位TEM拉伸过程中,焊缝熔合区铝合金晶粒内部容易发生位错塞积,裂纹倾向于在位错塞积处萌生扩展.界面层不是拉伸试样的薄弱区,试样倾向于在焊缝熔合区或钛合金侧发生断裂.     

无腐蚀、不溶性钎剂的新进展

综合了铝及其合金钎焊的研究发展概况，介绍了近年来无腐蚀，不溶性钎剂（Nocolok)方法应用于铝钎焊的工艺，Nocolok钎剂由KF－AlF，系中的两上中间化合物NAlF4-K3AlF6间的共晶点组成，其主要作用为去除铝表面的氧化膜，使铝件钎焊且焊缝美观。但由于钎剂的成分要求准确，否则熔点偏高，限制了钎焊铝合金的工艺的应用，因此国内外近年对Nocolok方法进行了改进探讨，并对Nocolok的发展动态进行了研究，Nocolok方法具有很大潜力，但其作用机理还有待更深入探讨。     

铝/钛异种金属激光/激光-CMT复合熔钎焊工艺及其组织与力学性能

选用5A06铝合金和Ti6Al4V钛合金为母材,ER4047焊丝和粉状Nocolok钎剂为填充材料,采用激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊两种焊接方法,并对两种焊接接头的微观组织和力学性能进行对比分析.结果表明,激光熔钎焊与激光-CMT复合熔钎焊在合适的焊接工艺下均容易获得连续、稳定的焊接接头.铝/钛激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊焊缝中部组织均为α-Al固溶体和Al-Si共晶组织.激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊均在钛合金上表面处界面反应层最厚,其厚度分别小于10和6μm.激光熔钎焊焊缝偏钛侧界面主要为锯齿状,激光-CMT复合熔钎焊焊缝偏钛侧界面主要为层片状.激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊焊接接头均断裂在焊缝区,焊接接头平均抗拉强度分别为252和209 MPa,激光熔钎焊比激光-CMT复合熔钎焊接头抗拉强度高20%,而激光-CMT复合熔钎焊比激光熔钎焊焊接效率提升约1.5倍.     

Al-Si-Cu-Zn钎料性能研究

采用4种Al-Si-Cu-Zn钎料钎焊纯铝和6063铝合金,研究不同成分钎科的钎焊工艺性能和接头力学性能.试验结果表明:Al55Si10Cu20Zn5钎料熔点最低,固相线为499.5 ℃,液相线为523 ℃,比传统的Al-Si钎料液相线降低了60 ℃左右;Al65Si10Cu20Zn5钎料相对于其他3种Al-Si-Cu-Zn钎料,与QJ201钎剂或QF钎剂匹配,在纯铝和6063铝合金上均具有最佳的润湿性;采用QJ201钎剂,A165S110Cu20Zn5钎料无论在钎焊纯铝还是6063铝合金时,均具有最高的抗剪强度.     

Invar合金与Si_3N_4陶瓷钎焊接头界面组织和性能研究

采用Ag Cu Ti活性钎料对Invar合金和Si3N4陶瓷进行钎焊连接,研究了接头界面组织及其形成机制,分析了钎焊工艺参数对接头界面结构和性能的影响。结果表明,钎焊过程中液态钎料中的活性元素Ti与Si3N4陶瓷发生反应,在陶瓷界面形成致密的Ti N和Ti5Si3反应层;同时,Invar合金向液态钎料中溶解,与活性元素Ti反应生成脆性的Fe2Ti和Ni3Ti化合物。钎焊温度和保温时间影响Si3N4陶瓷界面反应层的厚度以及接头中Fe2Ti和Ni3Ti脆性化合物的形成量和分布,这两方面共同决定着接头的抗剪强度。当钎焊温度为870℃,保温15 min时,接头的平均抗剪强度最大值达到92.8 MPa,此时接头的断裂形式呈现沿Si3N4陶瓷基体和界面反应层的复合断裂模式。     

Al-12Si粉末钎料的钎焊工艺研究

采用涂抹Al-12Si和氟铝酸钾钎剂的混合粉末的方法,对1060纯铝试样置于氮气炉中进行钎焊试验。试验表明:钎焊温度为600℃,保温时间为10 min的钎焊条件得到的焊接效果最佳,其接头抗剪切强度达到75 MPa,约为母材抗拉强度的90%。随保温时间延长或钎焊温度升高,硅向母材固溶及母材界面向钎缝内推进更容易发生,使得接头缺陷密度增大,接头性能降低。钎焊接头断裂机理为韧性断裂,剪切断口存在少量钎剂及氧化物夹杂。     

Al_2O_3陶瓷与TiAl合金真空钎焊接头界面组织及性能

采用AgCuTi活性钎料实现了Al_2O_3陶瓷与TiAl合金的钎焊连接,研究了钎焊接头的界面结构及其形成机制,并且分析了不同钎焊参数对接头界面组织和接头力学性能的影响规律。结果表明:Al_2O_3陶瓷与TiAl合金钎焊接头的典型界面组织为:Al_2O_3/Ti_3(Cu,Al)_3O/Ag(s.s)+Cu(s.s)+AlCu_2Ti/AlCu_2Ti+AlCuTi/TiAl。钎焊过程中,TiAl基体向液态钎料中的溶解量决定了钎焊接头界面组织的形成及其演化。随着钎焊温度的升高和保温时间的延长,Al_2O_3陶瓷侧的Ti_3(Cu,Al)_3O反应层增厚,钎缝中弥散分布的团块状AlCu_2Ti化合物逐渐聚集长大。陶瓷侧界面反应层的厚度和钎缝中AlCu_2Ti化合物的形态及分布共同决定着接头的抗剪强度。当钎焊温度为880℃,保温10 min时,接头的抗剪强度最大,达到94 MPa,此时接头的断裂形式呈现沿Al_2O_3陶瓷基体和界面反应层的复合断裂模式。     

Cu元素对铝/铜钎焊用Zn-Al钎料性能的影响

研究了Cu元素对铝/铜钎焊用Zn-Al钎料的熔化温度、铺展性、接头剪切强度及焊缝组织的影响.结果表明,在Zn-10Al钎料中通过添加Cu元素,可以改善在铝表面上的铺展性能,却降低了在铜表面上的铺展性能,其熔化温度(液相点)降低.当添加一定比例的Cu元素时,可使焊缝中钎料层与铜母材之间界面的组织变细小,从而提高钎焊接头的剪切强度.Cu元素含量过高时,在靠铜侧钎料层会生成层状相.