采用Cu-Ti钎料高温连接Si3N4陶瓷

采用Cu80Ti20钎料在1413~1493 K的温度,保温时间5~15 min的工艺条件下分别进行了Si₃N₄陶瓷的高温活性钎焊,在所选工艺条件下均成功得到了无明显缺陷和裂纹的钎焊接头,通过对接头组织和成分的分析,接头的组成为Si₃N₄陶瓷/TiN界面反应层/Cu-Ti化合物+Ti5Si3/TiN界面反应层/Si₃N₄陶瓷.在1413 K保温10min条件下,固溶体中的Ti元素扩散至钎缝与母材的界面并发生反应,形成了致密连续的厚度约为1 μm的反应层.获得了钎焊温度、保温时间、钎缝宽度及界面层厚度等对接头强度的影响规律,在试验中所采用的工艺参数条件下,接头抗剪强度达到了105 MPa.     

采用复合钎料钎焊Si3N4陶瓷

采用TiN／Ag—Cu—Ti复合钎料连接Si3N4陶瓷材料，采用扫描电镜观察了接头组织。TiN颗粒与Ag—cu组织结合紧密，并未与钎料基体进行反应，在钎缝中分布比较均匀，形成了局部金属基复合材料组织。由于颗粒与液态钎料之间能够形成较强的毛细作用，提高了活性元素Ti扩散的能力，Ti元素能够充分扩散到钎料与母材的界面上进行反应，生成一层致密的反应层。接头抗剪强度表明，在一定范围内，采用复合钎料可以明显提高接头强度。     

采用Ag-Cu-Ti+Mo复合钎料钎焊Si3N4陶瓷

采用Ag-Cu-Ti+Mo复合钎料连接Si3N4陶瓷,利用SEM,TEM,Nanoindentation研究了钎料内钼颗粒含量对接头组织和力学性能的影响.结果表明,在Si3N4/钎料界面处形成了一层致密的反应层,该反应层由TiN和Ti5Si3组成.接头的中间部分由银基固溶体、铜基固溶体、钼颗粒和Ti-Cu金属间化合物组成.借助于纳米压痕技术测定了接头内Ti-Cu化合物以及钎料金属的弹性模量和硬度值.随着钎料内钼颗粒含量的提高,母材/钎料界面反应层厚度逐渐降低;钎料金属中Ti-Cu化合物数量增多;此外,银和铜基固溶体组织逐渐变得细小.当添加5%Mo时,得到最高的接头强度429.4 MPa,该强度相比合金钎料提高了114.7%.     

钎料中Ti元素含量对Si3N4/Si3N4接头界面结构及性能的影响

在900℃保温10 min的工艺条件下采用Ti含量不同的AgCu+Ti+nano-Si₃N₄复合钎料（AgCu_C）实现了Si₃N₄陶瓷自身的钎焊连接,并对不同Ti元素含量的接头界面组织及性能进行了分析.结果表明,接头典型界面结构为Si₃N₄/TiN+Ti₅Si₃/Ag_（s,s）+Cu_（s,s）+TiN_P+Ti₅Si_3P/TiN+Ti₅Si₃/Si₃N₄.随着复合钎料中Ti元素含量的增加,钎缝中团聚的纳米Si₃N₄颗粒逐渐减少,母材侧的反应层厚度逐渐增加后趋于稳定.当Ti元素含量高于4%时,钎缝中形成了类似于颗粒增强金属基复合材料的界面组织;当Ti元素含量达到10%时,有少量Ti-Cu金属间化合物在钎缝中形成;钎焊接头的抗剪强度随着Ti元素含量的增加而呈现先增加后降低的变化趋势,当Ti元素含量为6%时接头的抗剪强度达到最高值,即75 MPa.     

采用Ti/Ag-Cu/Cu中间层钎焊连接Si3N4陶瓷和TiAl合金的界面结构及性能

采用Ti/Ag-Cu/Cu中间层实现了Si₃N₄陶瓷与TiAl合金的钎焊连接,获得了良好的接头.利用SEM,EDS等微观手段,分析了接头界面结构和元素分布情况.结果表明,Si₃N₄陶瓷/Ti/Ag-Cu/Cu/TiAl典型界面微观结构可能为:Si₃N₄/TiN/Ti-Si/Cu-Ti+Ag（s,s）+Cu（s,s）/AlCuTi/TiAl.在连接温度1 133 K、保温时间30 min、接头压力0.040 MPa时,接头四点弯曲强度达到最大值170 MPa.     

TiNi-V共晶钎料钎焊Si3N4陶瓷接头界面结构及性能

采用真空电弧熔炼技术制备了TiNi-V高温共晶钎料合金,研究了该钎料在Si3N4陶瓷表面的铺展行为．随后采用TiNi—V钎料实现了Si3N4陶瓷的钎焊连接,利用SEM,EDS以及XRD等分析方法,确定了接头的典型界面结构为：Si3N4／TiN＋Ti-si化合物／NiV．重点研究了钎焊温度对接头界面结构及力学性能的影响．结果表明,随着钎焊温度的升高,熔融钎料与Si3N4陶瓷反应程度增加,导致钎缝中TiN＋Ti-Si化合物层厚度不断增加,且在接头残余应力的作用下形成了大量显微裂纹,降低了接头性能．当钎焊温度为1200℃,钎焊时间为10min时,接头室温抗剪强度达到最大为28MPa．断口分析显示接头断裂于TiN＋Ti-Si化合物层为脆性断裂．     

柴油机增压器Si3N4陶瓷涡轮的制造与性能研究

利用热等静压法制备一种金属增韧的Si3N4陶瓷基增压器涡轮。这种新型涡轮既有常规氮化硅材料高强度、高导热系数和低膨胀系数等特性,又在很大程度上克服了陶瓷固有的脆性,增加了金属的可塑性,具有高韧性、高耐磨防腐蚀性能,可以在高强、高压等恶劣环境下工作。用Si3N4陶瓷代替现有K418镍基合金,提高了增压器的响应性,降低了柴油机的排放烟度,消除了涡轮出现的滞后响应。     

Si3N4/Ti/Cu/Ti/Si3N4部分瞬间液相连接界面动力学

采用Ti(5μm)／Cu(70μm)／Ti中间层，通过改变连接时间和连接温度进行Si3N4。陶瓷的部分瞬间液相连接(PTLP连接)，用扫描电镜、电子探针对连接界面区域进行了分析，系统地研究了Si3N4／Ti／Cu／Ti／Si3N4 PTLP连接过程的动力学。结果表明，界面反应层的生长和等温凝固界面的迁移均符合扩散控制的抛物线方程。PTLP连接参数的优化不同于通常的活性钎焊和固相扩散连接的参数优化,反应层生长和液相区等温凝固这两个过程必须协调，才能同时提高室温和高温连接强度。     

EM42与Si3N4陶瓷干摩擦磨损性能的研究

在HT-1000型高温摩擦磨损试验机上对EM42高速钢与氮化硅(Si3N4)陶瓷配副进行干滑动摩擦磨损试验,利用SEM观察并分析了摩擦面的磨损形貌及磨损机理。结果表明:EM42高速钢与氮化硅(Si3N4)陶瓷在干摩擦条件下,随着摩擦速度的增加,摩擦系数的变化幅度和磨损量都逐渐降低。摩擦表面由低速的犁沟、硬质相(MC)的剥离脱落,转向表面硬质相(MC)磨粒对EM42高速钢的挤压犁沟、疲劳脱落,再到摩擦表面润滑膜的最终形成;其磨损机理由低速的EM42高速钢表面的硬质相被撞击破碎或剥落而形成磨粒磨损,氧化疲劳磨损转变为高速表面的氧化疲劳磨损和磨粒磨损。     

非晶钎料加铜层连接Si3N4陶瓷的高温强度

采用TiZrCuB非品钎料和铜箔中间层连接Si3N4陶瓷，研究了钎料成分、中间层厚度和测试温度对接头高温强度的影响，分析了接头的强化机理．结果表明，随测试温度的升高，接头强度总体呈现先降低后升高的现象．在测试温度为773K时，接头抗弯强度最低为135MPa；但当测试温度升高致1123K时，接头抗弯强度达到230MPa．通过插入铜中间层使界面反应层仅剩下连续致密的TiN层，脆性的Ti—Si化合物层被推向焊缝中心并细化呈颗粒状，这使接头室温强度和高温强度明显提高．     

Si3N4陶瓷/Inconel 600合金液相诱导扩散连接接头的强度与断裂行为

利用Nb／Cu／Ni复合层作中间层，采用液相诱导扩散连接方法连接了Si3N4陶瓷／Inconel 600合金，用剪切试验评价接头强度，采用扫描电镜(SEM)观察接头的断口形貌，系统地分析了连接压力、连接时间，连接温度对Si3N4陶瓷／Inconel 600合金液相诱导扩散连接接头的强度和断裂行为的影响。结果表明，连接温度(在连接时间为3000s以及连接压力为5MPa条件下)、连接压力(在连接温度为1130℃以及连接时间为3000s条件下)和连接时间(在连接温度为1130℃以及连接压力为10MPa条件下)都与接头的剪切强度呈抛物线关系。     

A method for preparing composite diffusion coating alloy on ceramic surface

Metallization of the ceramic surfaces of Si3N4 and Al2O3 was carried out in a composite diffusion coating vacuum furnace using a Ti-Cu composite target. The experimental process and influencing factors were discussed. Optical microscope (OM), energy dispersive spectroscopy (EDS), scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffusion (XRD) and sound emissive scratch test (SEST) were applied to evaluate the alloy layer formed on the ceramic surface. It was indicated that the diffusion coating alloy layer contained Cu, Ti, Fe, Al and Si etc. XRD result indicated that the diffusion coating alloy layer was composed of CuTi2, Cu, Si2Ti and CuTi, Al2TiO5, Ti3O5. It was found that the diffusion coating alloy layer got bonded with ceramic well, and no spallation occurred under the maximum load of 100N. Deposited Si3N4 ceramic was welded with Q235 and the joining quality was examined. Robust joint was formed between Si3N4 ceramic/Q235. This present method has advantages in high efficiency and low cost and provides a new approach for producing ceramic and metal bond.     

Nb、Cu金属层厚度对Si3N4/Nb/Cu/Ni/Incone l600接头组织和性能的影响

采用Nb／Cu／Ni作中间层，在连接温度为1403K、连接时间为50min、连接压力为7．5MPa的条件下，采用不同尺寸的中间层进行了Si3N4陶瓷与Inconel 600高温合金的部分液相扩散连接。通过改变Nb层、Cu层厚度，研究了Cu层、Nb层厚度变化对Si3N4／Nb／Cu／Ni／Inconel 600接头的组织和性能的影响。研究发现，当Cu层厚度小于0．05mm时，随着Cu层厚度的增加，接头中的Cu—Ni合金层厚度增加，接头强度快速增加；当Cu层厚度超过0．05mm时，接头中的Cu—Ni合金层厚度由于压力的作用不明显增加，接头强度增加缓慢。随着Nb层厚度的增加，反应层厚度增加，接头的强度先增大后减小。     

多元离子复合渗镀表面改性与钎焊设备的研制

多元离子复合渗镀设备是由炉体、辉光电源、电弧电源、水冷系统、真空系统和监测系统六部分组成;复合靶是由多种金属材料组成,其中包括钛、铜、镍、银、铝等,依据工件材料选定.陶瓷或金属表面复合渗镀的以及钎焊的工艺参数,如工作气压、辉光电压、电弧电流、渗镀时间、复合靶与工件之间的距离、焊接温度和保温时间等,对表面合金化和钎焊造成影响.本装置可以用于陶瓷及金属的表面合金化及其真空钎焊连接.     

TiZrNiCu钎焊Si3N4-MoSi2复合陶瓷与Nb接头组织与力学性能

采用高温活性钎料TiZrNiCu对Si₃N₄-MoSi₂复合陶瓷和金属Nb进行真空钎焊试验,研究了其典型界面组织组成及形成机理,分析了钎焊温度和保温时间对钎焊接头界面组织及力学性能的影响规律。结果表明,接头典型界面结构为Nb/β-Ti/(Ti. Zr)₂(Cu, Ni)+β-Ti+(Ti, Zr)₅Si₃/TiN+(Ti, Zr)₅Si₃+MoSi₂/Si₃N₄-MoSi₂。钎焊温度和保温时间主要通过控制Si₃N₄-MoSi₂复合陶瓷母材中Si原子向钎料中扩散程度,来影响钎缝中(Ti, Zr)₅Si₃化合物的数量及分布,进而影响钎焊接头的抗剪强度。在920 ℃/10 min的工艺参数下,Si₃N₄-MoSi₂/Nb接头的室温抗剪强度最高达到112 MPa,选择最优参数条件下的Nb/Si₃N₄-MoSi₂钎焊接头在500 ℃和600 ℃条件下进行高温剪切实验,其高温抗剪强度分别达到123 MPa和131 MPa。     

渗钛Si3N4/Q235钎焊界面反应对接头强度的影响

说明了渗钛Ｓｉ３Ｎ４／Ｑ２３５钎焊界面反应与微观结构对接头强度的关系，并对各主要工艺因素对砂强度的影响规律进行了探讨，为渗钛陶瓷／金属钎焊规范的优化选择提供了试验及理论依据。