SiC陶瓷真空钎焊接头的组织及性能分析

采用BNi-5钎料对SiC陶瓷进行真空钎焊,获得了力学性能良好的SiC钎焊接头,并对焊缝的微观结构和形成过程进行了分析。研究结果表明,Ni基钎料与SiC母材发生反应生成层状界面反应层结构,所形成的SiC钎焊接头钎缝微观形貌可以表述为:SiC母材/石墨+Ni_2Si/Ni_2Si/石墨+Ni_2Si/Cr_3Ni_2SiC/Ni+Cr_3Ni_5Si_2/Cr_3Ni_2SiC/石墨+Ni_2Si/Ni_2Si/石墨+Ni_2Si/SiC母材。所得SiC钎焊接头常温力学性能较好,平均钎焊接头剪切强度可达到124 MPa。Ni基钎料钎焊SiC陶瓷接头的断裂位置位于钎料与陶瓷基体间的界面反应层,主要原因是界面反应层中Ni_2Si和Cr_3Ni_2SiC等脆性化合物在钎焊接头拉伸变形过程中会产生应力集中,在残余钎焊应力的共同作用下钎焊接头发生断裂。     

Al-Ti合金钎焊SiC陶瓷接头界面微观结构与力学性能

SiC陶瓷具有优异的综合性能, 通过钎焊获得高强度接头是其获得广泛应用的重要前提。研究采用Al-(10, 20, 30, 40)Ti(Ti的名义原子含量10%、20%、30%、40%)系列合金, 在1550 ℃条件下, 对SiC陶瓷进行钎焊30 min。当中间层厚度为~50 μm时, SiC钎焊接头的平均剪切强度处于100~260 MPa范围内。当采用Al-20Ti合金作为钎料时, 随着中间层厚度从~100 μm减小至25 μm, 钎焊接头的平均强度逐渐提高, 且最大强度~315 MPa。同时, 钎焊中间层中(Al)相逐渐减少直至消失, 只留下Al₄C₃、TiC和(Al,Si)₃Ti相。SiC/Al-20Ti/SiC钎焊接头的断裂主要发生在靠近中间层/陶瓷界面位置的陶瓷基体内。     

Ti-61Ni真空钎焊TZM合金接头界面组织与力学性能

目的 研究不同钎焊温度下获得TZM/Ti-61Ni/TZM接头的微观组织演化及力学性能的变化,为获得可靠钎焊接头提供指导.方法 采用电弧熔炼方法制备Ti-61Ni,将以TZM/Ti-61Ni/TZM"三明治"结构装配的试样放入真空炉中进行不同温度(1200～1280℃)下的钎焊连接,利用SEM和EDS等手段分析钎料与母材之间的相互作用,测试接头的力学性能并分析接头断裂行为,研究温度对接头界面组织演化和力学性能的影响.结果 钎缝主要为TiNi相和TiNi3相,钎料中Ti元素向母材扩散形成Mo(s,s)扩散层;钎焊温度升高,钎缝宽度减小,TiNi相减少,钎料对TZM母材的溶蚀加剧;接头的抗剪强度先升高后下降,接头在TZM母材处断裂.结论 采用Ti-61Ni高温钎料实现了TZM合金的可靠连接,接头典型界面组织为TZM/扩散层(Mo(s,s))/TiNi+TiNi3/扩散层(Mo(s,s))/TZM;当钎焊温度为1240℃时,接头的抗剪强度达到最大值,为121 MPa.     

采用Ag-Cu-Ti钎料钎焊Cf/SiC接头的组织和强度

选用Ag-35.5Cu-1.8Ti和Ag-27.4Cu-4.4Ti两种钎料,在880℃/10min钎焊规范下进行了Cf/SiC陶瓷基复合材料的钎焊实验。实验结果表明,钎焊接头中央为典型的Ag-Cu共晶组织,而在钎料与Cf/SiC母材的界面处形成了扩散反应层,Ti在该层中富集。通过界面X射线衍射分析,确定界面存在TiC相,但未检测到Ti-Si相。分析了界面反应机理。接头强度试验结果表明,采用Ag-35.5Cu-1.8Ti钎料获得接头的三点弯曲强度为132.5MPa,而Ag-27.4Cu-4.4Ti对应的接头强度为159.5MPa,分析认为,Ti在钎料中的活性是决定接头性能的关键因素之一,即接头强度随着钎料中Ti活性的提高而呈现增加的趋势。     

ZrB2高温陶瓷钎焊接头的界面组织和性能

采用Ti-Zr-Ni-Cu钎料对ZrB2-SiC陶瓷的真空钎焊工艺进行研究。借助SEM,EDS和XRD等分析测试手段,分析了接头的界面组织结构及性能。实验结果表明:接头界面产物主要有TiC,ZrC,Ti5Si3,Zr2Si,Zr(s,s),(Ti,Zr)(Ni,Cu)等。随着钎焊温度和钎焊保温时间的增加,钎焊接头中的Zr(s,s)层厚度不断增加,焊缝两侧灰色相Ti5Si3+Zr2Si的体积和数量逐渐增加并向焊缝中部生长伸展,焊缝接头中的黑色相TiC+ZrC的体积和数量明显增加,其分布贯穿整个焊缝。当钎焊温度为920℃,钎焊时间为10min时,钎焊接头的抗剪切强度最高,达到143.5MPa。     

SiC陶瓷真空钎焊接头显微组织和性能

在高真空条件下采用Ti-35Zr-35Ni-15Cu(质量分数/%)钎料对SiC陶瓷进行了钎焊连接,研究了接头界面组织的形成过程以及工艺参数对接头性能的影响。结果表明:钎料与SiC陶瓷发生了复杂的界面反应,生成了多种界面产物。当钎焊温度为960℃,保温时间为10min时,SiC陶瓷侧形成了连续的TiC和Ti5Si3+Zr2Si层,同时Ti5Si3+Zr2Si向钎缝中心生长呈长条状。SiC陶瓷到接头钎缝中心的显微组织依次为:SiC/TiC/Ti5Si3+Zr2Si/Zr(s,s)/Ti(s,s)+Ti2(Cu,Ni)/(Ti,Zr)(Ni,Cu)。钎焊温度为960℃,保温时间为30min时,长条状的Ti5Si3+Zr2Si贯穿了整个接头。钎焊接头强度随着钎焊温度的升高和钎焊时间的延长都呈现先增大后减小的趋势。当钎焊温度为960℃,保温时间为10min时,接头的剪切强度最高,达到了110MPa。     

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.     

BNi82CrSiB钎料钎焊DD6单晶合金接头组织及力学性能研究

采用BNi82CrSiB钎料在1070℃/15min规范下对DD6单晶合金进行了真空钎焊实验研究.获得了致密完整的钎焊接头,钎料元素未向母材扩散.钎焊接头在750℃的抗拉强度为400 MPa左右,750℃/100h持久强度可达100MPa.钎焊接头的失效断裂源自焊缝中间的化合物相上,断口呈脆性断裂特征.     

SiC颗粒增强铝基复合材料的钎焊性

采用氩气保护炉中钎焊和真空钎焊两种试验方法,对SiCp/101Al复合材料的钎焊性进行研究。结果表明,通过选择合理的钎料和钎剂及采用正确的钎焊工艺参数,可以实现对SiCp/101Al复合材料的钎焊连接。对获得接头进行力学性能测试,表明钎焊接头的剪切强度随钎焊温度的升高而升高,当达到一定值以后,又随着钎焊温度的升高而降低。对接头钎缝区的XRD相结构分析中发现,接头中含有Al-Cu、Al-Si共晶组织相,并且有SiC相存在,说明母材中有部分SiC增强相颗粒过渡到了钎缝之中,有利于提高钎缝接头的力学性能。从钎焊接头的断口扫描照片中可以看出,接头大部分都呈韧性断裂特征,且大多数接头都断裂于靠近钎缝的母材部位,说明钎焊接头的质量较高,钎焊工艺可行。     

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。     

层状结构TiAl合金钎焊组织及性能

目的揭示层状结构Ti Al合金薄板采用钎料Ti-Zr-Cu-Ni时,在钎焊过程中的扩散行为,以及钎焊后的组织和力学性能。方法对焊缝及周边区域进行电子扫描(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射分析(XRD),明确钎焊过程中的扩散行为以及钎焊接头组织;对钎焊后的层状Ti Al合金进行剪切试验和纳米压痕试验,评价焊缝的力学性能。结果采用Ti-Zr-Cu-Ni钎箔钎焊Ti Al合金板材,Al元素为主要扩散元素,从母材向焊缝进行扩散,在Ti Al合金与钎料界面处生成Ti_3Al金属化合物,在焊缝处生成(Ti,Zr)_2(Cu,Ni)(s,s),Ti_2(Cu,Ni)(s,s),(Ti,Zr)_2Ni(s,s)和α-Ti。焊后接头的剪切强度为252 MPa,裂纹在母材处生成,穿过焊缝扩展到另一侧母材区域发生断裂,焊缝区硬度值高于母材,为12.8 GPa。结论选用Ti-Zr-Cu-Ni钎料在930℃下进行钎焊,能够获得质量良好的接头。     

不基于熔态润湿的Al/Al2O3直接钎焊

针对Al熔液在850℃以下不润湿Al₂O₃而难以直接钎焊的困难, 本工作研究了溅射Al对Al₂O₃的“润湿”作用, 提出了一种采用溅射Al基薄膜作为钎料直接钎焊Al₂O₃的方法。结果表明, 这种方法可以在不满足熔态Al润湿条件的680℃实现Al和Al-Cu合金对Al₂O₃的直接真空钎焊, 并且仅需0.1 Pa的真空度。所获得的Al/Al₂O₃的接头剪切强度达到115 MPa, Al-1.6at% Cu合金钎焊接头的剪切强度可提高到163 MPa, 当钎料中的Cu含量提高至14.3at%后, 钎焊接头中焊缝与陶瓷界面产生Cu的偏聚, 接头的剪切强度因界面断裂降低为127 MPa。并对这种不基于金属熔态润湿钎焊方法的原理进行了分析讨论。     

采用BNi-7的Ti（C，N）基金属陶瓷与17-4PH沉淀硬化不锈钢的真空钎焊研究

采用镍基共晶钎料BNi-7对Ti（C,N）基金属陶瓷与17—4PH沉淀硬化不锈钢行了真空钎焊连接。研究了钎焊温度和焊缝厚度对焊接接头力学性能和微观结构的影响。结果表明,BNi-7对金属陶瓷粘结相具有较强的溶解能力,这是熔降元素（磷）能够在金属陶瓷侧大范围分布、钎焊接头获得良好界面结合的主要原因。随钎焊温度升高,磷在金属...     

用Ti50Cu＋W钎料连接Si／SiC复相陶瓷与殷钢的研究

采用真空钎焊方法,以Ti50Cu W钎料连接Si/SiC复相陶瓷与殷钢.观察分析了获得接头显微组织结构,测定了接头的力学性能,研究了工艺参数和增强相W含量对接头组织结构和力学性能的影响.研究结果表明:采用Ti50Cu W钎料连接Si/SiC复相陶瓷与殷钢,可获得连接良好、组织致密的接头,W含量30%(体积分数),钎焊温度970℃,保温时间5rain时,接头室温剪切强度达到最大值106MPa.     

SiCp/Al复合材料焊接综述

为实现SiCp/Al复合材料的高质量可靠焊接,推广SiCp/Al复合材料在各领域的应用,调研了国内外SiCp/Al复合材料不同焊接方法的研究现状。在熔化焊方面,国内外学者通过调整工艺参数、在焊缝中加入Ti元素发生诱发反应等方法,抑制了焊缝中Al4C3针状脆性相的形成,从而提高了焊接接头的力学性能。在搅拌摩擦焊方面,国内外学者针对不同材料设计了专用的焊接搅拌头,以保证它们具备高耐磨性与足够的冲击韧性,在焊接过程中不出现破损情况;关注了焊接过程中焊接头转速、焊接速度、轴向力与热输入等因素,以获得力学性能优秀、晶粒细小均匀的焊接接头。在扩散焊方面,国内外学者探究了中间夹层对焊缝界面间原子相互扩散的促进作用;采取不同工艺参数,以外加超声或电子束表面加热等方式促进了原子间的相互扩散,以获得力学性能优异的焊接接头,提高焊接效率。在钎焊方面,国内外学者通过探究钎料与SiCp/Al复合材料之间的润湿性来组合钎料与钎剂,通过化学腐蚀处理表面暴露颗粒增强相、在复合材料表面电镀金属等方法来增大钎料与增强相的润湿性、解决钎料铺展受阻的问题,以进一步提高钎焊焊接接头质量。     

采用BNi68CrWB钎料钎焊GH783的接头组织与性能

选用BNi68CrWB钎料,对低膨胀高温合金GH783的钎焊工艺及接头组织性能进行研究.研究表明,采取BNi68CrWB钎料、钎焊规范为1180℃/10min,钎焊试样焊后进行完全热处理,获得钎焊接头室温拉伸强度最高达到701MPa,接头650℃拉伸强度最高达到了696MPa;钎焊接头的组织由镍-钴基γ固溶体、共晶及其他脆性化合物相构成;钎焊间隙不同,接头中固溶体所占比例不同,0.05mm间隙中元素扩散较充分,接头以固溶体为主,共晶及其他脆性化合物相较少.钎焊间隙对接头性能影响较大,0.05mm钎焊间隙的接头强度明显高于0.1mm间隙接头.     

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。     

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。     

高体积比SiCp/A356复合材料真空扩散钎焊接头组织与性能研究

采用快速甩带技术制备了7组(Al-33.3Cu-6.0Mg)-xNi(x=0,0.5,1.0,2.0,3.0,4.0,5.0,质量分数/%)急冷箔状钎料,分别对化学镀Ni-P合金前后的SiCp/A356复合材料进行真空扩散钎焊。通过剪切实验对钎焊接头的抗剪强度进行测定,并利用扫描电镜和能谱分析等方法对接头微观组织进行观察和分析。结果表明,当向Al-33.3Cu-6.0Mg钎料合金中添加不同含量的Ni时,其急冷钎料的固-液相线(504~522℃)变化较小;当w(Ni)=3%且在570℃、保温30min的钎焊工艺下,A356基体/钎料两界面间发生适当的互扩散和溶解现象(585℃时出现溶蚀缺欠),且部分钎料/SiC颗粒的接触界面发生Mg参与的化学反应,接头抗剪强度达到64.97 MPa;而在同种钎焊工艺下,对于化学镀Ni-P合金镀层后的SiCp/A356复合材料,其接头处A356基体/Ni-P合金镀层/钎料等接触界面易于形成富含Al、Ni的致密反应层,接头连接质量显著提高,且w(Ni)=4%时,接头抗剪强度达到79.96 MPa。     

采用银基活性钎料钎焊碳/碳复合材料

采用银基活性钎料（Ag-Cu-Ti）对二维层间增强型和三维正交增强型C/C复合材料进行了真空钎焊工艺试验，采用扫描电镜（SEM）观察了钎焊接头和连接界面的微观组织形貌，测定了各元素的面分布，对钎焊接头进行了室温压缩剪切性能试验和三点弯曲强度试验。结果表明：钎料中的元素Ti向钎料和C/C界面区扩散并富集，生成了含元素C的Ti2Cu化合物相，形成了钎料对C/C基体的良好润湿，可获得组织致密的接头，接头室温三点弯曲强度为：39MPa，抗剪强度为22MPa。