Ti/Nb作中间层脉冲加压扩散连接TiC金属陶瓷与不锈钢

用Ti/Nb作中间层,在温度890℃、时间4~12min、脉冲压力2~10MPa、频率f=0.5Hz、恒压10MPa下,对TiC金属陶瓷和304不锈钢(304SS)进行脉冲加压与恒压扩散焊,获得了牢固的固相扩散焊接头。通过扫描电镜SEM、能谱EDS、X射线衍射XRD与剪切性能测试,对接头的显微组织、界面产物与强度进行分析。结果显示:两种接头的界面物相相似,主要有σ相,(β-Ti,Nb)与α+β-Ti固溶体。连接时间10min时,恒压下的TiC/304SS接头抗剪强度为55.6MPa,而脉冲加压下的接头抗剪强度达110MPa。恒压下接头断裂方式为TiC陶瓷断裂,而脉冲压力下接头断裂方式为TiC陶瓷与界面产物间交替进行的混合断裂。     

铝基复合材料(Al2O3p/6061Al)过渡液相扩散连接

研究了Al-Si合金中间层Al2O3p/6061Al复合材料过渡液相扩散连接接头的显微结构和连接工艺参数对接头剪切强度的影响。连接区主要由Al-Si合金组成，无Al2O3颗粒，接头裂纹起源于Al-Si合金与Al2O3颗粒界面处，并主要在连接区Al-Si合金中扩展，连接工艺参数对接头剪切强度影响程度依次为Al-Si合金中间层厚度、连接温度、保温时间。选择合适的连接工艺参数，接头剪切强度可达70－80MPa。     

Ti/Nb/Cu作缓冲层的TiC金属陶瓷/304不锈钢扩散连接

采用Ti/Nb/Cu复合中间层在连接温度为925℃、保温时间20min、焊接压力8MPa的条件下对TiC金属陶瓷和304不锈钢进行真空扩散连接。通过光学金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)及X射线衍射(XRD)分析观察接头微观组织、断口形貌、反应界面元素分布、断面的物相组成。结果表明:在TiC金属陶瓷和304不锈钢之间形成一个明显的转变过渡区,界面反应产物主要为[Ti,Nb]固溶体+Ti+NbTi4,Nb和剩余Cu+[Cu,Fe]固溶体+Cr。接头抗剪强度达到84.6MPa,断裂发生在TiC和Ti之间的位于TiC上的扩散反应层上。Nb对接头残余应力的改善起到关键作用,界面强度高于因残余应力作用而弱化了的陶瓷基体强度。     

Fe/Al2O3陶瓷梯度涂层的结合性能

以FeAl和FeAlNi两种混合粉体作为底层材料,将喷涂法和溶胶-凝胶相结合制备了Fe/Al_2O_3梯度涂层,分析了其与钢基表面的结合性能。结果表明:当烧结温度为1220℃时,两种过渡底层Fe/Al_2O_3陶瓷梯度涂层的界面结合强度分别达到21.2 MPa和25.3 MPa,涂层的物相组成分别为α-Al_2O_3、AlFeO_3、Al_2Fe_2O_6、Al_3Fe_5O_(12)和α-Al_2O_3、AlFeO_3、NiFe_2O_4等。与FeAl相比,以FeAlNi作为过渡底层制备的Fe/Al_2O_3梯度涂层材料结构致密度高、没有明显孔洞与宏观界面,且有树枝状组织生成,有利于涂层结合性能的提高。     

Al2O3陶瓷/AgCuTi/可伐合金钎焊接头力学性能

为实现Al2O3陶瓷与可伐合金的可靠连接,分析影响接头力学性能的因素,测试了Al2O3陶瓷/AgCuTi/可伐合金钎焊接头的抗剪强度,通过光学显微镜、SEM及EDS对断口形貌、成分进行分析,确定了断裂路径.研究表明,钎焊温度为900 ℃,保温时间为5 min时,接头抗剪强度最高,达144 MPa.此时,断裂大部分发生在Al2O3陶瓷/钎料界面处,小部分发生在界面中的TiFe2、TiNi3金属间化合物层.钎焊温度升高,保温时间延长时,界面上出现大量的TiFe2、TiNi3金属间化合物,界面性能弱化,断裂发生在TiFe2、TiNi3金属间化合物层,造成Al2O3陶瓷/AgCuTi/可伐合金接头连接强度降低.     

钎焊参数对Al2O3陶瓷/304不锈钢接头组织和性能的影响

本工作采用Ag-Cu-Ti钎焊了Al₂O₃陶瓷和304不锈钢,分别研究了钎焊温度和保温时间对Al₂O₃陶瓷/304不锈钢接头组织和性能的影响规律。试验结果表明：接头组织为Al₂O₃/Cu₃Ti₃O+TiCu/Ag(s, s)+Cu(s, s)+TiCu/Cu0.8Fe0.2Ti/Fe-Cr/304。当钎焊温度较低、保温时间较短时,Cu₃Ti₃O反应层较薄,Al₂O₃陶瓷与钎缝的结合较弱;在900℃保温10 min时,Cu₃Ti₃O反应层厚度为2.5μm,接头最大剪切强度为130.54 MPa;继续提高钎焊温度和延长保温时间,Cu₃Ti₃O反应层过厚,降低了钎缝的塑性变形能力。Cu₃Ti₃O反应层厚...     

仿SIMA法钎焊对Mn-Cu合金与430不锈钢接头组织及性能的影响

采用Cu-Mn-Ni-Sn钎料对Mn-Cu合金与430不锈钢分别进行普通钎焊(铸态钎料,850℃)和仿SIMA法钎焊(轧制态钎料,半固态温度790℃),研究钎焊温度对接头微观组织、化合物的形成数量以及剪切强度的影响。结果表明:普通钎焊接头中,不锈钢与钎缝的界面处形成(Mn,Fe,Cr)固溶体扩散层,但扩散层与钎缝界面位置形成裂纹。富Sn相沿Mn-Cu合金的晶界渗透促进了合金的熔化,钎缝与Mn-Cu合金之间形成联生结晶。不锈钢向钎料中的过度溶解以及Mn-Cu合金的局部熔化导致钎缝中形成大量针状Mn-Cr-Cu-Fe化合物。仿SIMA法钎焊接头中,不锈钢与钎缝的界面结合良好。在半固态温度下,钎料向不锈钢侧的扩散量减小,同时不锈钢向钎料溶解的程度也较小。在Mn-Cu合金侧,富Sn相沿晶界的渗透得到了有效抑制,钎缝与Mn-Cu合金之间可观察到明显的界面。由于钎料与母材之间的相互作用减弱,钎缝中针状化合物的数量明显减少。剪切试验中,两种钎焊接头均断裂于钎缝中的针状化合物分布区域。普通钎焊接头的剪切强度为173 MPa,仿SIMA法钎焊接头的剪切强度有所提高,为230 MPa。     

TiC陶瓷/NiCrSiB/铸铁钎焊连接的界面组织和强度分析

采用NiCrSiB钎料对TiC陶瓷与铸铁进行钎焊连接,分析了接头的界面组织和剪切强度.结果表明:当连接规范一定时,在钎料内部、钎料与母材的界面处有TiC从TiC陶瓷侧扩散过来,同时在钎料内部和界面处有[Ni,Fe]和Ni基固溶体生成.当连接温度为1373K,连接时间为20 min时,接头的剪切强度最高可达78.6 MPa.     

保护气氛下反应烧结MoSi_2/Al_2O_3复合陶瓷

以金属Mo粉、Si粉和Al粉为原料,采用反应烧结法制备MoSi_2/Al_2O_3陶瓷复合材料,有效增强其室温韧性和强度,并揭示其电阻率随烧结温度变化规律。利用XRD和SEM分析不同温度烧结后MoSi_2/Al_2O_3复合材料试样的物相组成和微观结构;研究不同烧结温度下试样的力学和电学性能。结果表明:在氩气保护气氛下1 200℃时,MoSi_2/Al_2O_3陶瓷复合材料的各项性能较好,其显气孔率为20.7%,体积密度为4.8g/cm~3,断裂韧性值为9.72MPa·m1/2,电阻率为6.0×10~(-2)Ω·cm。所制备的MoSi_2/Al_2O_3陶瓷复合材料物相结构主要由Al_2O_3包覆MoSi_2形成的连续包覆相组成,组织结构均匀。烧结温度为1 200℃时,MoSi2导电相由弥散分布变成相互连接的网络状分布,且Al_2O_3包覆MoSi_2导电相的包覆层变薄,包裹的MoSi_2颗粒之间易于突破包覆相而互相连通,有助于降低电阻率。     

Fe3Al与Q235钢异种材料扩散焊的界面剪切强度

采用扩散焊技术对Fe3Al金属间化合物与Q235碳钢进行焊接,研究了Fe3Al/Q235扩散焊界面的剪切强度,并利用扫描电镜分析了界面断裂特征.结果表明,Fe3Al/Q235扩散焊界面断裂位置靠近Fe3Al一侧,剪切断口为解理断裂,伴随少量的韧性断裂特征,微裂纹多数沿靠近Fe3Al一侧的界面交界线扩展,有时偏向界面中心;控制加热温度1060℃,保温45～60min,压力12～15 MPa时,可以获得界面结合紧密、剪切强度112.3 MPa的Fe3Al/Q235接头.     

Ti_3Al和Ti_2AlNb合金扩散连接界面的组织及力学性能

采用直接扩散连接Ti3Al和Ti2AlNb合金,研究了连接压力、连接温度、保温时间等工艺参数对接头界面组织形貌及性能的影响。利用扫描电镜、能谱分析和X射线衍射等方法观察分析了界面组织结构,并测试了接头的力学性能。结果表明:直接固相扩散连接接头的典型组织为Ti3Al/O相+α2相过渡层/富B2层/Ti2AlNb。当连接温度为1000℃,保温时间60min,连接压力为5MPa时获得的接头室温抗剪强度为635MPa,室温抗拉强度为795MPa,均断裂于Ti3Al母材一侧。经1000℃/60min热循环后Ti3Al母材的抗拉强度下降至原始母材的76%。连接温度低于950℃或保温时间小于60min会导致未焊合等缺陷;温度高于1050℃或保温时间超过120min则导致Ti3Al发生相变。     

AlSi合金中间层对铝/镁扩散连接界面组织性能的影响

以Al-10Si合金粉末和纯Al粉混合(质量比为1∶1)粉末为中间层,在450℃下保温1 h,对工业纯铝和工业纯镁进行了扩散连接。采用扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)分析了界面区域的微观组织和元素分布。结果表明,在450℃下保温1 h,混合粉末与铝、镁两侧基体间发生元素扩散,形成梯度结构的反应层,反应层从铝侧向镁侧依次为Al_3Mg_2层(Ⅰ)、Al_(12)Mg_(17)层(Ⅱ)、富硅相层(Ⅲ)和Al_(12)Mg_(17)+δ-Mg(Ⅳ)共晶层。反应层总厚度约为520μm,且富硅相层的厚度大于其它3层。硬度测试结果显示,Al和Mg两侧基体的平均硬度(HV)分别为242和478 MPa,靠近Al侧的Al_3Mg_2化合物层硬度最高,硬度值为2520 MPa; Al_(12)Mg_(17)+δ-Mg共晶区域的平均硬度为2100 MPa,而富硅相层区域的平均硬度为1980 MPa。拉伸剪切试验结果显示,增加AlSi合金中间层后,Al/Mg异种金属扩散连接界面结合强度达到23 MPa;拉伸剪切断口XRD分析表明,断裂位置位于硬度值最高的Al_3Mg_2化合物层,拉伸断口呈现典型的脆性断裂特征。     

焊接温度对TM52/304瞬间液相扩散焊接头性能的影响

采用BNi2作为中间层,在焊接压力为1 MPa、保温时间15 min的情况下,对钢结硬质合金TM52和304不锈钢进行瞬时液相扩散焊连接(TLP),研究了不同焊接温度下接头的显微组织和不同区域元素扩散迁移及力学性能。结果表明,钢结硬质合金TM52与304不锈钢之间能实现较好地冶金结合;焊接接头界面主要由[Fe, Ni]、Fe_0.64Ni_0.36、Cr_0.19Fe_0.7Ni_0.11和Ti(O_0.19C_0.53N_0.32)组成;当焊接温度为1 110℃时,接头剪切强度、抗拉强度最大,拉伸断口呈明显的韧性断裂特征。     

化学镀锡层对镁铝异种金属超声波焊接的影响

为提高镁铝异种金属超声波焊接接头强度,预先在铝合金表面镀锡后进行镁铝异种金属超声波点焊,并对接头的微观组织和力学性能进行分析.研究表明:无镀锡层的镁铝超声波焊接接头界面出现了大量的Mg_3Al_2和Mg_(12)Al_(17)相,其接头的最大拉伸剪切强度为27.5 MPa;含镀锡层的铝镁超声波焊接结合区由镁锡反应扩散层、残余锡层和铝锡反应扩散层组成,其中,铝锡反应层是固溶体层,镁锡反应层主要是过饱和的固溶体基体及弥散析出的中间相Mg_2Sn,其接头的最大拉伸剪切强度为32.9 MPa.镀锡层的加入有效阻止了镁铝的相互扩散,抑制了硬脆的Mg-Al系金属间化合物的生成,提高了镁铝超声波焊接接头强度,与镁铝超声波焊接相比最大拉伸剪切强度提高了19.6%.     

TiNi形状记忆合金与不锈钢瞬间液相扩散焊工艺研究

采用AgCu中间.过渡层,研究了连接温度、保温时间和连接压力对TiNi形状记忆合金与不锈钢瞬间液相扩散焊接头剪切强度的影响规律.本实验条件下连接温度为860℃,保温时间为60min,连接压力为0.05MPa时接头剪切强度最大为239.4MPa.通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)研究了最佳工艺参数下接头的元素分布和相组成,结果表明:接头生成了TiNi2,TiFe和Ti3Ni4等金属间化合物,从而影响接头性能.     

SiC陶瓷与316L不锈钢真空活性钎焊

采用Ag-Cu-Ti活性钎料,通过真空钎焊方法进行了SiC陶瓷与316L不锈钢的连接,研究了接头的界面组织、特征点成分和物相,并探讨了钎焊温度(800～930℃)、保温时间(0～30 min)对接头界面组织和连接强度的影响。结果表明,SiC陶瓷与316L不锈钢钎焊抗剪断口均发生在SiC陶瓷与钎料连接界面处,由于活性元素Ti的作用,在陶瓷与钎料的界面处形成了连续的反应层,反应生成了Ti C和Ti5Si3;在316L不锈钢与钎料的界面处,生成了Fe-Ti化合物和Cu-Ti化合物。随着钎焊温度升高及保温时间延长,接头强度均呈现出一个峰值,在温度为900℃,保温20 min的工艺条件下可获得最大接头抗剪强度。     

SiC陶瓷与316L不锈钢真空活性钎焊北大核心CSCD

采用Ag-Cu-Ti活性钎料,通过真空钎焊方法进行了SiC陶瓷与316L不锈钢的连接,研究了接头的界面组织、特征点成分和物相,并探讨了钎焊温度(800～930℃)、保温时间(0～30 min)对接头界面组织和连接强度的影响。结果表明,SiC陶瓷与316L不锈钢钎焊抗剪断口均发生在SiC陶瓷与钎料连接界面处,由于活性元素Ti的作用,在陶瓷与钎料的界面处形成了连续的反应层,反应生成了Ti C和Ti5Si3;在316L不锈钢与钎料的界面处,生成了Fe-Ti化合物和Cu-Ti化合物。随着钎焊温度升高及保温时间延长,接头强度均呈现出一个峰值,在温度为900℃,保温20 min的工艺条件下可获得最大接头抗剪强度。     

添加Ni箔中间层的Mg-Al扩散焊接接头界面结构和力学性能

采用扩散焊接工艺,通过添加Ni箔中间层对镁铝异种金属进行焊接。利用无损检测、电子探针、扫描电镜、万能材料试验机研究了Mg/Ni/Al焊接接头界面的组织结构和力学性能。结果表明:Ni箔中间层可以有效阻止界面处Mg,Al元素的相互扩散,接头界面处没有生成Mg-Al金属间化合物。在焊接温度440℃,保温时间90min时,接头抗剪强度达到最大值20.5MPa。Mg/Ni/Al接头由Al,Ni和Mg,Ni的相互扩散形成,接头界面形成Al-Ni过渡区和Mg-Ni过渡区,界面主要物相分别为Al3Ni2,Al3Ni和Mg2Ni,过渡区厚度随焊接温度升高而增加。     

Ti2AlNb合金与钛基复合材料的低温固相扩散连接机理

Ti2AlNb合金和Ti基复合材料可以使用直接固相扩散的方法进行连接,但较高的扩散温度使得母材发生相变,其接头性能也因此变差。采用Ti箔中间层的方法优化Ti2AlNb合金和Ti基复合材料的固相扩散连接接头性能。结果表明:加入30μm的Ti箔中间层后,扩散连接温度由950℃降低至850℃,变形率由5%降低至1.7%,扩散连接温度的降低有效地改变了接头界面的组织,典型界面组织为Ti2AlNb/富B2相/α+β双相组织/Ti基复合材料,其中接头界面处α+β双相组织的形成提高了接头的强度。最佳扩散连接工艺参数为850℃/60min/5 MPa时,剪切强度达到最大值399MPa,实现了Ti2AlNb和Ti基复合材料在低温下的扩散连接。     

ALON粉体合成及其透明陶瓷制备研究

采用3种方法合成粉体,即以Al_2O_3和AlN为原料的直接固相反应法,以Al和Al_2O_3为原料的反应烧结合成法和以C和Al_2O_3为原料的碳热还原合成法,同时采用了纳米级的粉体原料,均合成出了纯相ALON粉体,且有效降低了粉体的合成温度;对Al_2O_3原料,采用了不同α/γ相比例,研究其对粉体合成物相和粉体性状的影响,通过采用合适的α/γ相比例,有效地改善了粉体的性状;对3种体系纯相粉体,在加入适当的烧结助剂成型后,在N_2气氛下进行了无压烧结,均得到了透明ALON陶瓷样品,同时研究了粉体合成工艺、成型工艺、烧结温度、保温时间和烧结助剂等对陶瓷透明度的影响。结果表明,采用纳米体系原料在低温下合成的ALON粉体,在1850～1880℃下保温10h可以得到厚度为2mm,红外透过率(3～5μm)达40%～50%的陶瓷样品;与美国报道的工艺相比,本研究中粉体合成温度和陶瓷烧结温度可以降低100℃左右,保温时间可以缩短一半以上,一定程度上降低了对设备的苛刻要求。