TiNiB复合钎料钎焊Ti2AlNb基合金接头微观组织及性能

采用Ti-66Ni(质量分数,%)+B的复合钎料对Ti_2AlNb基合金进行钎焊连接,研究了钎焊接头的界面组织与形成机制,分析了钎焊温度与B含量对接头组织与性能的影响。结果表明:钎焊接头的典型界面组织为:Ti_2AlNb/B2/B2+Nb_3Al+τ_3+TiB/τ_3+Ti_2Ni/B2+Nb_3Al+τ_3+TiB/B2/Ti_2AlNb;B含量为10vol%时,当钎焊温度升高至1200℃时,有连续的τ_3相生成,导致接头性能下降;B元素的加入影响界面中Ti_2Ni的形核与Nb_3Al的长大过程,B含量为10vol%时,接头中生成的TiB存在于Nb_3Al相边缘,抑制晶粒长大,继续增加B含量,接头中生成的TiB弥散分布于界面中,反应层增厚,Nb_3Al相尺寸增大。当B含量为10vol%,钎焊温度为1180℃,保温10min时,接头的抗剪强度最大,达到245MPa。     

Al-Si-Ge-Zn钎料钎焊6061铝合金接头组织与性能分析

采用新型Al-Si-Ge-Zn钎料钎焊6061铝合金,对钎料及钎焊接头的组织和性能进行了分析,并与Al-Si-Zn和Al-Si-Ge钎料进行了对比. 结果表明,Al-Si-Ge钎料熔点较低,但高的Ge元素含量促使钎缝中形成粗大的脆性初生GeSi相,恶化了钎焊接头组织和性能;Al-Si-Zn钎料由于Zn元素含量较高,引起钎缝中Si元素偏析聚集为大片状,严重影响钎焊接头的力学性能;向Al-Si共晶中添加适量的Ge和Zn元素,维持了较低的钎料熔化温度,同时细化了钎料合金的显微组织,脆性初生GeSi相和片状硅相消失,细小分散的锗,硅固溶体相均匀分布在α-Al基体中. 采用Al-Si-Ge-Zn钎料钎焊6061铝合金,钎焊接头抗剪强度最大.     

TiZrNiCu钎料钎焊石墨与TC4接头组织与力学性能研究

在钎焊时间为60～1500s,钎焊温度1163～1273K的条件下,采用TiZrNiCu钎料对石墨和TC4钛合金进行了钎焊试验。利用扫描电镜及能谱仪对接头的界面组织进行了研究。结果表明,接头界面结构为石墨/TiC/(Ti,Zr)2(Cu,Ni)/Ti(s.s)+(Ti,Zr)2(Cu,Ni)/TC4。以抗剪强度评价石墨和TC4钛合金接头的力学性能,发现当钎焊温度为1193K,保温时间为300s时,接头抗剪强度最高,为15MPa。     

采用Ag-Cu-In-Ti钎料真空钎焊SiO2f/SiO2复合陶瓷与铌

设计了Ag-(15~26)Cu-(13~20)In-(3.1~6.9)Ti活性钎料,分别在780℃/20 min,780℃/40 min和800℃/10 min三种参数下实现了SiO_2f/SiO₂复合材料与铌的连接,分析了接头微观组织,测试了接头室温抗剪强度.其中800℃/10 min钎焊参数下的接头平均抗剪强度最高,达到21.6 MPa;微观分析结果表明,接头中靠近SiO_2f/SiO₂母材界面处形成了厚度约为2μm的连续扩散反应层,靠近铌的界面钎料与母材也形成了良好的结合.该钎焊参数下接头界面物相依次为:SiO_2f/SiO₂→TiO+TiSi₂→TiO+Cu₃Ti→Ag(s, s)+Ag₃In+Cu(s, s)→Nb.     

Ti-Cu-Ni-Nb-Al-Zr-Hf非晶钎料合金真空钎焊Ti50Al50 接头的界面组织与剪切强度

在钎焊温度1140~1220 ℃、钎焊时间30 min的工艺参数下,采用Ti-9.5Cu-8Ni-8Nb-7Al-2.5Zr-1.8Hf（质量分数,%）非晶钎料成功实现了Ti₅₀Al₅₀ (at%)合金的真空钎焊连接,并研究了钎焊温度对钎焊接头的显微组织、剪切强度的影响规律。结果表明,在任何钎焊温度下获得的Ti₅₀Al₅₀钎焊接头均有3个界面反应层且每个反应层都含有α₂-Ti₃Al和Ti₂Cu(Ni) 2个物相。随着钎焊温度的增加,α₂-Ti₃Al和Ti₂Cu(Ni)在钎焊接头中的尺寸与分布发生了明显的变化,尤其是等温凝固层Ⅱ中的Ti₂Cu(Ni)相。1200 ℃下稳定存在的连续α₂-Ti₃Al层Ⅰ对母材和钎料原子的相互扩散具有阻隔壁垒作用,温度一旦超过1200 ℃,α₂-Ti₃Al相变得不稳定使得连续α₂-Ti₃Al层被打破从而失去阻隔壁垒效应。在钎缝中析出且弥散分布的α₂-Ti₃Al对焊缝中物相的形成可以起到抑制形核和细化晶粒的作用。随着钎焊温度升高,Ti₅₀Al₅₀钎焊接头平均抗剪切强度先增加后减小,在钎焊温度1180 ℃、钎焊时间30 min时钎焊接头的抗剪切强度最大,达184 MPa。剪切断口表面呈典型解理断裂特征且α₂-Ti₃Al占绝大多数。     

TC4合金与SiO2复合材料钎焊接头界面结构及性能

采用AgCu-4.5Ti钎料直接钎焊TC4钛合金与SiO2复合材料,研究了接头界面组织结构及形成机理,分析了不同工艺参数下界面变化对接头抗剪强度的影响。研究表明：接头界面典型结构为SiO2复合材料/TiSi2/Cu4Ti3+Cu3Ti3O/ Ag(s,s)+Cu(s,s)/TiCu/Ti2Cu/α,β-Ti/TC4;钎焊温度的升高可促进两侧母材界面反应层厚度的增加,同时钎缝中部的AgCu共晶组织消失,化合物相增多;随着接头界面结构的变化,接头抗剪强度表现出先升高后降低的趋势：当钎焊温度为850 ℃,保温10 min时,接头室温最高抗剪强度达到7.8 MPa     

BNi2+TiH2复合钎料钎焊C/C复合材料与GH99镍基高温合金

采用BNi2+TiH₂复合粉末钎料成功实现C/C复合材料与GH99镍基高温合金的钎焊,对焊后接头界面组织及力学性能进行了分析.结果表明,焊后接头典型界面结构为C/C复合材料/Cr₃C₂+MC+Ni(s,s)/MC+Ni(s,s)/Ni₃Si+Ni(s,s)/Cr₃C₂+MC+Ni(s,s)/GH99高温合金.钎料中加入TiH₂,可促进C/C复合材料母材的溶解,并在钎缝中部形成MC碳化物颗粒.随着TiH₂含量的增加,钎缝中部MC形态由细小弥散向大片状转变.当TiH₂含量为3%时,接头室温及800,1000℃高温抗剪强度最高,分别可达40,19及10 MPa,接头强度高于BNi2钎料钎焊接头强度,并可有效保证接头高温使用性能.     

Al2O3陶瓷/AgCuTi/GH99高温合金的钎焊接头力学性能

采用AgCuTi钎料对Al₂O₃陶瓷与GH99高温合金进行了钎焊连接,研究了工艺参数(连接温度、保温时间)的变化对接头力学性能的影响,并分析了不同参数下接头的断裂位置,结果表明：保温5min时,在不同的连接温度下进行钎焊,随着连接温度的升高,接头的抗剪强度先增后减,在900℃时取得最大值,为127.24MPa,连接温度较低时,主要断裂于Al₂O₃/钎料侧,随着温度的升高,接头TiNi₃反应层增厚,因此还有部分断裂于TiNi₃反应层/钎料界面;在连接温度为900℃时,随着保温时间的延长,接头的抗剪强度逐渐降低,保温时间较短时,主要要断裂于Al₂O₃/钎料界面,保温时间过长,TiNi₃反应层延伸入钎料中部且厚度大大增加,在该反应层中产生微裂纹,造成接头强度大大降低,此时部分断裂于钎料中部及TiNi₃反应层中。     

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。     

Cu-25Sn-10Ti活性钎焊SiO2f/SiO2复合材料与Invar合金

采用Cu-25Sn-10Ti钎料钎焊SiO_2f/SiO₂复合材料与Invar合金,研究了界面组织结构及其形成机理,分析了不同钎焊保温时间下界面组织对接头性能的影响.结果表明,在钎焊温度880℃,保温时间15 min的工艺参数下,接头在SiO_2f/SiO₂复合材料侧与Invar合金侧均形成了连续的界面反应层,界面整体结构为Invar合金/Fe₂Ti+Cu(s,s)+(Ni,Fe,Cu)₂TiSn/Cu(s,s)+Cu₄₁Sn₁₁+CuTi/TiSi+Ti₂O₃/SiO_2f/SiO₂复合材料.在钎焊温度一定时,随着保温时间的延长,复合材料侧TiSi+Ti₂O₃反应层厚度逐步增加,Fe₂Ti颗粒逐步呈大块状连续依附其上,接头强度先增大后减小.当钎焊温度880℃,保温时间15 min时,接头室温抗剪强度达到11.86 MPa.     

SiO2f/SiO2复合材料表面碳活化辅助钎料润湿机理

针对SiO_2f/SiO₂复合材料钎焊中存在表面钎料润湿性差、难以获得有效接头的难题,提出一种表面碳活化辅助钎料润湿的方法.利用PECVD方法低温原位在复合材料表面制备极薄的碳活化层,以辅助活性钎料在其表面铺展润湿.研究表明采用该方法可在400℃/15 min条件下即可在SiO_2f/SiO₂表面制备出碳活化层,且复合材料表面形貌无变化.润湿结果表明碳活化层的引入显著改善了Ag-Cu-Ti钎料在复合材料表面的润湿性,860℃/10 min下润湿角从131°降至27°.碳活化层主要借助碳与活性元素良好的亲和力活化了复合材料表面状态,进而促进活性钎料在其表面铺展润湿.     

SiO2玻璃陶瓷与TC4钛合金的活性钎焊

分别采用活性钎料AgCuTi和TiZrNiCu对SiO2陶瓷和TC4钛合金进行了钎焊连接,使用扫描电镜和X射线衍射等手段对接头的界面组织和力学性能进行了研究.结果表明,采用两种钎料均能够实现对SiO2陶瓷和TC4钛合金的连接;SiO2/TiZrNiCu/TC4接头的典型界面为SiO2/Ti2O+Zr3Si2+Ti5Si3/(Ti,Zr)+Ti2O+TiZrNiCu/Ti基固溶体/TiZr-NiCu+Ti基固溶体+Ti2(Cu,Ni)/TC4;SiO2,AgCuTi/TC4接头的典型界面为SiO2/TiSi2+Ti4O7/TiCu+Cu2Ti4 O/Ag基固溶体+Cu基固溶体/TiCu/Ti2Cu/Ti+Ti2 Cu/TC4.当钎焊温度为880℃和保温时间为5 min时,SiO2/TiZrNiCu/TC4接头的最高抗剪强度为23 MPa;当钎焊温度为900℃和保温时间为5 min时,SiO2/AgCuTi/TC4接头的最高抗剪强度为27MPa.     

C_f/SiC复合材料与钛合金Ag-Cu-Ti-C_f复合钎焊

采用Ag-Cu-Ti-Cf(Cf:碳纤维)复合钎料作中间层,在适当的工艺参数下真空钎焊Cf/SiC复合材料与钛合金,利用SEM,EDS和XRD分析接头微观组织结构,利用剪切试验检测接头力学性能.结果表明,钎焊时复合钎料中的钛与Cf/SiC复合材料反应,在Cf/SiC复合材料与连接层界面形成Ti3SiC2,Ti5Si3和少量TiC化合物的混合反应层.复合钎料中的铜与钛合金中的钛发生互扩散,在连接层与钛合金界面形成不同成分的Cu-Ti化合物过渡层.钎焊后,形成碳纤维强化的致密复合连接层.碳纤维的加入缓解了接头的残余热应力,Cf/SiC/Ag-Cu-Ti-Cf/TC4接头抗剪强度明显高于Cf/SiC/Ag-Cu-Ti/TC4接头.     

Cu+B复合钎料配比对Al2O3/TC4合金钎焊接头界面组织的影响

分别以不同配比的铜和硼混合粉末作为钎料,在钎焊温度930℃,保温时间10min条件下钎焊连接Al2O3与TC4合金,并结合SEM与EDS观察对钎焊接头的连接状况及组织结构进行分析．结果表明,A12O3／TC4合金钎焊接头的界面组织为Al2O3,／Ti3（Cu,A1）3O／Ti2Cu＋Ti2（Cu,Al）／Ti＋Ti2（Cu,Al）＋Ti（Cu,Al）＋AlCu2Ti＋Ti2Cu／Ti2Cu＋AICu：Ti＋TiB／Ti＋Ti2Cu／TC4合金．钎焊过程中,复合钎料中的铜与TC4合金中的钛发生互扩散,在连接层与TC4合金界面形成不同成分的Cu-Ti化合物．硼与液相中的钛反应,在接头中原位生成TiB晶须,且主要分布在Ti2Cu和AlCu2Ti上．随TiB生成量的增加,Ti2（Cu,Al）生成量增加,并逐渐变得连续,同时向Al2O3侧移动．     

表面活化Al2O3陶瓷与5005铝合金真空钎焊

采用Al-Si钎料对经过Ag-Cu-Ti粉末活性金属化处理的Al₂O₃陶瓷与5005铝合金进行了真空钎焊,研究了钎焊接头的典型界面组织,分析了钎焊温度对接头界面结构特征及力学性能的影响. 结果表明,接头典型界面结构为5005铝合金/α-Al+θ-Al₂Cu+ξ-Ag₂Al/ξ-Ag₂Al+θ-Al₂Cu+Al₃Ti/Ti₃Cu₃O/Al₂O₃陶瓷. 钎焊过程中,Al-Si钎料与活性元素Ti及铝合金母材发生冶金反应,实现对两侧母材的连接. 随着钎焊温度的升高,陶瓷侧Ti₃Cu₃O活化反应层的厚度逐渐变薄,溶解进钎缝中的Ag和Cu与Al反应加剧,生成ξ-Ag₂Al+θ-Al₂Cu金属间化合物的数量增多,铝合金的晶间渗入明显;随钎焊温度的升高,接头抗剪强度先增加后降低,当钎焊温度为610 ℃时,接头强度最高达到15 MPa.     

化学镀表面改性石英纤维复合材料与因瓦合金的真空钎焊

采用化学镀镍方法对石英纤维复合材料进行了表面改性,研究了镀镍工艺对改善石英纤维复合材料焊接性的作用.结果表明,采用Ag-Cu共晶箔片对化学镀镍改性的石英纤维复合材料与因瓦合金在830℃保温10min进行真空钎焊后,形成由(Cu,Ni),Ni(s,s),Ag(s,s)等固溶组织及Ni元素与石英纤维间钉扎作用共同构成的界面连接结构,此时接头室温抗剪强度达到29MPa;这也说明,镀镍层通过扩散反应发挥了增强复合材料表面结构、实现致密冶金连接的作用.     

Cf/SiC复合材料与钛合金Ag-Cu-Ti活性钎焊

采用Ag-Cu-Ti活性钎料真空钎焊Cf/SiC与钛合金,利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射对钎焊接头组织结构进行分析,利用剪切试验检测接头力学性能.结果表明,接头反应产物主要有TiC,Ti3SiC2,Ti5Si3,Ag,TiCu,Ti3Cu4和Ti2Cu.在Cf/SiC复合材料附近形成TiC+ Ti3SiC2/Ti5S...     

Cu-Pd-V钎料真空钎焊Cf/SiBCN复合材料的界面组织与性能

利用Cu-Pd-V钎料对新型四元陶瓷基复合材料C_f/SiBCN进行了真空钎焊连接.利用座滴法研究了Cu-Pd-V钎料对C_f/SiBCN复合材料的动态润湿性.利用SEM和XRD对钎焊接头微观组织及断口物相进行了分析表征.结果表明,经1 170℃保温30 min后钎料在复合材料上的润湿角为57°.在1 170℃-10 min钎焊规范下,Cu-Pd-V钎料在C_f/SiBCN复合材料表面形成厚度约为1 μm的V （C,N）反应层,主要包括VC和VN化合物,钎缝中央为Cu₃Pd和CuPd两种固溶体相.接头的室温三点弯曲强度为58.1 MPa,当测试温度提高至600℃时接头强度上升至90.2 MPa,在700和800℃测试温度下钎焊接头强度呈下降趋势,但仍然可以维持在室温强度水平,分别为66.9和64.6 MPa.