22Ti-78Si高温共晶钎料对SiC陶瓷的钎焊连接

利用非自耗电弧熔融技术制备的22Ti-78Si (wt%)高温共晶钎料实现SiC陶瓷连接. 采用SEM、材料试验机研究了工艺参数对钎焊接头的组织结构、强度和断口形貌的影响规律. 结果表明: 在钎焊温度1380~1420℃、保温时间5~20min、钎料厚度50~200 μm条件下, 均能实现SiC陶瓷连接, 在1400℃、保温时间10min和钎料厚度100μm的条件下, SiC/22Ti-78Si/SiC接头剪切强度最大值可达125MPa.     

CuZn钎料钎焊白口铸铁润湿性及动力性能

研究了ＣｕＺｎ系钎料钎焊白口铸铁润湿性及力学性能。结果表明,含Ｚｎ３８％ＣｕＺｎ钎料润湿性和剪切强度最高。ＣｕＺｎ系钎料在白口铸铁表面的润湿性和钎缝剪切强度低于在３５＃钢表面的润湿性和钎缝剪切强度。白口铸铁向钎料过度溶解所造成的溶蚀,是钎料润湿性差和接头强度低的主要原因。     

氮化硅陶瓷的连接工艺以及钎料研究进展

氮化硅陶瓷由于其耐磨、耐高温、硬度高、热稳定性和抗腐蚀性好等优良性能,在宇航、能源等领域均有重要的应用。但是其存在脆性大、韧性差等缺点,需要采用连接技术制备陶瓷/金属复合构件来解决。目前常用的陶瓷连接方式包括钎焊、固相扩散连接、玻璃连接、部分瞬间液相连接,选择合适的钎焊方式以及钎料是提高接头强度的关键。制备陶瓷/金属复合构件既可以利用氮化硅陶瓷材料本身的优异性能,又可使构件具备金属材料良好的塑性和韧性,满足现代工程应用的需要。本文介绍了常用的陶瓷连接方法以及目前氮化硅陶瓷钎料的研究进展。     

钎焊氮化硅陶瓷的Ag-Cu基钎料的研究进展

Si3N4陶瓷具有耐磨、耐高温、高硬度和抗腐蚀等许多优良性能,在宇航、能源等领域有着重要应用。但是,陶瓷在常温下韧性差,难以制备复杂形状的零件。采用连接技术制备陶瓷/金属复合构件,既可以利用Si3N4陶瓷材料优异的高温性能,又可以发挥出金属材料的塑性和韧性,满足现代工程应用的需要。陶瓷连接技术是结构陶瓷实用化的有效手段,焊料成分对连接体的性能具有决定性作用。Ag-Cu基钎焊料是一种较有应用前景的新型钎焊材料。主要从焊料成分的角度,重点总结了钎焊Si3N4陶瓷的Ag-Cu基钎焊材料的发展现状,并展望了Ag-Cu基钎焊材料的发展趋势。     

钎焊陶瓷专用 Ag 基活性钎料的抗氧化性能

用 TGA 技术研究了 Ag_(57)Cu_(38)Ti_5活性钎料在873K 流动空气中氧化的动力学规律,并用 X射线能谱分析(EDAX)和 X 射线衍射分析研究了氧化产物的化学组成和相结构。结果表明,这种Ag 基活性钎料的氧化动力学规律精确地服从抛物线定律,在873K 时抛物线速率常数为6.29×10~(-5)mg~2cm~(-4)s~(-1)。氧化膜由 Cu_2O 和 CuO 两相组成,其中溶有少量的 Ag。与 Ag-Cu 共晶钎料的氧化性能对比,发现钎料中含有少量的 Ti,对钎料在高温下的氧化抗力不利。     

Ti-Si共晶钎料的制备及其对SiC陶瓷可焊性

采用海绵钛和单晶硅为原料,通过非自耗电弧熔融技术制备91.5Ti-8.5Si(wt%)和22Ti-78Si(wt%)共晶钎料.在真空中1400℃×10min条件下,研究了共晶钎料对SiC陶瓷的润湿性能和界面反应.结果表明:两种共晶钎料对SiC陶瓷均具有良好的润湿性能,润湿角分别约为10°和25°.在润湿实验后,91.5Ti-8.5Si(wt%)钎料和SiC陶瓷分离,22Ti-78Si (wt%)钎料和SiC陶瓷之间结合紧密.在润湿实验的温度制度下,用22Ti-78Si (wt%)钎料(厚度为0.2mm)对SiC陶瓷进行了初步连接,接头的抗弯强度为72MPa.采用SEM、EDS、XRD等检测手段对钎料的形貌和物相组成、钎料和SiC陶瓷的界面结合情况进行了表征,揭示了钎料对SiC陶瓷润湿性和界面反应的机理.     

钎缝厚度对陶瓷连接接头强度的影响

采用不同厚度的Ag-Cu-Ti钎料连接Si3N4陶瓷材料,研究了钎缝厚度对连接强度的影响规律,利用扫描电镜观察了接头微观结构.试验发现,在一定钎缝厚度范围内,随着钎缝厚度的增加,接头强度随之提高.研究表明:钎缝厚度影响连接强度的主要原因在于对残余应力的缓解,但钎缝厚度过厚时,对应力的缓解作用变化不大,而钎缝的拘束作用减弱,接头强度有下降的趋势;在相同连接规范下,钎缝厚度与反应层厚度之间也存在一定的关系.     

Co—Ti,Ti—Zr—Cu高温钎料在Si3N4陶瓷上润湿性与界面连接

设计了Ｃｏ－Ｔｉ，Ｔｉ－Ｚｒ－Ｃｕ两种高温钎料，进行了它们与Ｓｉ３Ｎ４表面的润湿性实验，利用ＸＲＤ分析钎焊合金与陶瓷界面，结果表明Ｃｏ－Ｔｉ合金中Ｔｉ以化合形态形式存在时，钎料不润湿Ｓｉ３Ｎ４陶瓷，钎焊合金与陶瓷间的办面连接强度与基体材料及界面反应产物密切相关。     

采用Ag-Cu-In-Ti焊料连接碳化硅陶瓷

采用四元Ag-Cu-In-Ti焊料成功地连接了常压烧结SiC陶瓷. 研究了钎焊温度和保温时间对碳化硅连接强度的影响, 同时通过EPMA和TEM分析连接界面的微观结构, 并且探讨了连接的原理. 试验结果表明, 在700～780℃试验温度范围内, 碳化硅的连接强度存在峰值, 最高四点弯曲强度达到了234MPa, 但是连接强度随着保温时间的增加呈现单调下降趋势. 接头微观结构由基体SiC、反应层和焊料三部分组成, 连续致密的反应层紧密连接基体和焊料, 反应层由带状层、TiC层和Ti5Si3层组成, 带状层宽度约20nm, 由Ag、In、Si和少量的Ti、Cu组成. 元素线扫描结果显示焊料中的活性元素Ti含量在反应层内形成峰值, 活性元素Ti与SiC发生反应生成新的反应层是连接的主要因素.     

溅射Ni和Ni/Al对SiC陶瓷真空钎焊性能的影响

本工作采用磁控溅射的方法在SiC陶瓷表面分别溅射Ni薄膜和Ni/Al双层薄膜,然后将表面改性的SiC陶瓷片用真空钎焊的方法制备了以Al为钎料的钎焊接头,研究了表面溅射Ni和Ni/Al对SiC真空钎焊接头界面结合的影响。结果表明,表面溅射Ni薄膜的SiC钎焊接头平均剪切强度为69.4 MPa,表面溅射Ni/Al薄膜的SiC钎焊接头平均剪切强度为113.8 MPa,均高于未改性处理的SiC钎焊接头的平均剪切强度(48.4 MPa),其原因在于SiC表面溅射沉积Ni和Ni/Al薄膜,一方面能够避免脆性反应相Al₄C₃的生成对界面结合强度的降低,另一方面有助于改善铝钎料对SiC陶瓷表面的润湿。另外,相比于溅射单层Ni薄膜,采用Ni/Al双层薄膜改性的SiC钎焊接头,由于界面生成的强化相Al₃Ni分布更为集中,起到了“锚定”钎缝的作用,使接头剪切强度得到了更大的提高。     

用Fe粉坯连接SiC陶瓷的工艺研究

以Fe金属粉压坯作为连接材料,采用高温钎焊连接工艺连接反应烧结SiC陶瓷.通过正交实验得到了最佳连接工艺为：保温时间3 min,连接温度1250℃,降温速率为5℃/min,压坯厚度0.6mm（0.375g）.弯曲实验结果表明,采用该工艺得到的接头最大弯曲强度为13.6MPa.界面SEM分析表明,不同工艺下得到的接头界面微观结构相似,连接界面形成了2个反应层,相应的界面微观结构为SiC/反应层1,反应层2,反应层1/SiC.反应层1与SiC形成了紧密的连接,反应层1,反应层2界面处各相相互咬合在一起.     

高体积比SiCp/6063Al复合材料的铝基钎料制备及钎焊工艺研究

采用快速甩带技术制备了(Al-10Si-20Cu-0.05Ce)-1Ti(质量分数/％)急冷箔状钎料,并对60％体积分数的SiCp/6063Al复合材料进行真空钎焊实验,然后对钎料及接头的显微组织与性能进行测定和分析.结果表明,急冷钎料的微观组织细小、成分均匀,厚80～90μm,主要包含Al、CuAl2、Si和Al2Ti等相.当升高钎焊温度(T/℃)或延长保温时间(t/min),SiCp/钎料界面的润湿性改善,6063Al基体/钎料间互扩散和溶解作用增强,接头连接质量逐渐提高.当T=590℃、t=30 min时,接头抗剪强度达到112.6MPa;当T=590℃、t=50 min时,少量小尺寸SiCp因液态钎料排挤而分散于钎缝,因加工硬化而使接头强度递增7.3％.然而,当T≥595℃、t≥60 min时,SiCp偏聚于钎缝,导致接头组织恶化,且剪切断裂以脆性断裂为主.综合考虑钎焊成本与接头强度使用要求,确定最佳钎焊工艺为590℃、30 min.     

AgAlTi-C钎焊Cf/SiC复合材料与TC4接头组织结构

研究用Ag粉、Al粉、Ti粉、短炭纤维配制以Ag-6Al为主的混合粉末真空钎焊Cf/SiC陶瓷基复合材料和钛合金,采用X射线衍射、扫描电镜和能谱仪对接头组织结构进行分析.结果表明:在Ag-6Al中加入Ti可以提高钎料对复合材料的润湿性并抑制钎料中Al的氧化,加入短炭纤维可以缓解接头热应力.在不同工艺条件下,真空钎焊得到了完整的复合接头,钎焊过程中生成的钛铝化合物在接头中细小均匀分布,在短炭纤维周围原位合成了TiC.当在Ag-6Al中加入一定质量分数的Ti和短炭纤维,在910℃保温10min的最佳工艺条件下得到的接头最高剪切强度达到90.8MPa.     

高体积比SiCp/6063Al复合材料的铝基钎料制备及钎焊工艺研究

采用快速甩带技术制备了(Al-10Si-20Cu-0.05Ce)-1Ti(质量分数/%)急冷箔状钎料,并对60%体积分数的SiCp/6063Al复合材料进行真空钎焊实验,然后对钎料及接头的显微组织与性能进行测定和分析。结果表明,急冷钎料的微观组织细小、成分均匀,厚80~90μm,主要包含Al、CuAl2、Si和Al2Ti等相。当升高钎焊温度(T/℃)或延长保温时间(t/min),SiCp/钎料界面的润湿性改善,6063Al基体/钎料间互扩散和溶解作用增强,接头连接质量逐渐提高。当T=590℃、t=30min时,接头抗剪强度达到112.6 MPa;当T=590℃、t=50min时,少量小尺寸SiCp因液态钎料排挤而分散于钎缝,因加工硬化而使接头强度递增7.3%。然而,当T≥595℃、t≥60min时,SiCp偏聚于钎缝,导致接头组织恶化,且剪切断裂以脆性断裂为主。综合考虑钎焊成本与接头强度使用要求,确定最佳钎焊工艺为590℃、30min。     

纳米材料增强复合钎料的研究进展

综合评述了纳米材料增强复合钎料的研究与应用现状。首先介绍了纳米材料增强复合钎料的制备方法,讨论了机械混合法与原位合成法的工艺及特点,然后分别从金属颗粒、氧化物或其他化合物及碳纳米材料3个方面来介绍纳米材料对复合钎料微观组织及性能的影响。重点指出了具有优异性能的碳纳米管与石墨烯材料增强复合钎料的研究进展,并对其发展趋势进行分析和展望。     

反应复合钎焊Cf-SiC／Cu—Ti—C／TC4接头组织结构

研究用Cu粉、Ti粉、石墨粉组成的混合粉末真空钎焊Cf/SiC陶瓷基复合材料和钛合金,采用X射线衍射、扫描电镜和能谱仪对接头组织结构进行分析.结果表明:在Cu-25Ti(质量分数/%)粉末中加入适量石墨,经950℃,20min真空钎焊,获得了完整的原位合成TiC增强的复合接头,连接层中原位合成的一定体积分数的TiC可以明显降低接头热应力.石墨颗粒中的C元素和连接层液相中Ti元素发生相互扩散,形成了残余石墨颗粒周围的TiC反应层和分布在连接层中的TiC颗粒,TiC反应速度主要受C元素由石墨颗粒向连接层液相的扩散速度所控制.     

Effect of Filler Composition on the Brazing of Alumina to Copper Using Ultrasonic Wave

An ultrasonic wave was applied during brazing of alumina to Cu. First alumina was metallized by applying ultrasonicwave in braze bath. Then the metallized alumina was brazed with Cu using the same filler alloy. The filler used wereZn-Al alloys and Zn-Sn A     

机械振动对钎料润湿性的影响

钎料在钎焊金属上的润滑性在一定程度上表示它能否致密地填满钎缝的能力,本文 一套适于钎焊的机械振动系统,并测试了其传振性能,在此基础上初步研究了振地钎料润湿性的影响。