新型不锈钢热交换器真空钎焊接头的组织分析

采用扫描电镜（SEM）、显微硬度计、金相微镜等方法对新型不锈钢热交换器真空钎焊的接头组织性能进行了分析。试验结果表明，在1118－1130℃钎焊0Cr17Ni12Mo2不锈钢，保温10－20min，在钎缝中形成的柱状晶使接头处有良好的结合状态。钎焊接头由靠近钎缝的奥氏体(γ－Fe)、Cu向γ－Fe中扩散形成的固溶体以及Cu-Ag共晶组织组成。共晶组织中先结晶的α固溶体比后结晶的β固溶体的显微硬度明显高一些。     

高强度ZA合金钎焊接头的显微组织及性能

用光学显微锐、扫描电镜、X射线衍射等分析手段，对高强度ZA合金钎焊接头的显微组织形态及其特征、性能及界面区的相组成等进行了研究分析。结果表明，用研制的新型高强软钎料钎焊高强度ZA合金获得的钎焊接头在界面区局部有交互结晶产生；界面区组织构成较复杂，既有Cd、Sn、Zn固溶体，又有少量的细小的Mg，Sn、MgZn等化合物；固溶体可以提高钎焊接头的强度和韧性，少量细小的化合物可强化基体组织，有利于强度的提高；但连续层状的金属间化合物可引起钎焊接头的脆化，使其性能降低。测试结果表明钎焊接头具有较高的力学性能，延伸率高于母材。     

IC10与GH3039高温合金的真空钎焊

采用Co50NiCrWB钴基钎料及Rene’95高温合金粉末对IC10与GH3039高温合金进行了真空钎焊及大间隙钎焊。试验结果表明,采用Co50NiCrWB钎料及Rene’95高温合金粉末在1180℃／30min规范下钎焊IC10与GH3039高温合金,可获得致密完整的IC10／GH3039钎焊接头及大间隙钎焊接头,接头在900℃下的拉伸性能和持久性能均超过GH3039母材水平,拉伸和持久试验时,断裂都发生在GH3039母材中。     

TiAl基合金真空钎焊接头组织性能分析

采用Ti37.5-Ni37.5-V25钎料作为中间层对TiAl基合金(Ti-42.5Al-9V-0.3Y)进-真空钎焊,研究在不同钎焊温度下接头组织性能的变化情况;结果表明,真空钎焊后接头的厚度由原来钎料的200μm增加到400 μm,说明接头发生强烈的化学反应,同时随着钎焊温度的增加,接头的界面形态和剪切强度有很大的变化,钎焊温度低于1 220℃时,界面反应不完全,焊缝中心残留未完全融化的钎料,温度高于1 220℃时,界面反应完全,焊接接头由钎缝中心区、致密网状区和不连续析出区三个区域组成;在1 220℃、10 min条件下得到良好的接头,剪切强度达到196 MPa.     

TC4钛合金真空钎焊接头组织与高温性能

采用高钛含量的粉状Ti-Zr-Ni-Cu钎料实现了TC4钛合金的真空钎焊,分析了不同工艺参数对接头高温(600℃)抗拉强度的影响,并借助扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射分析等方法研究了钎焊接头界面组织,确定了界面反应产物及其形态分布.结果表明,在界面反应层中生成五种产物:钛基固溶体、Ti₂Ni,Ti₃Al,CuTi₃,Zr₂Ni.随着钎焊温度和加热时间的增加,接头抗拉强度呈现先增大再降低的趋势,当钎焊温度为950℃和保温时间为30 min时,获得最大高温(600℃)抗拉强度为387 MPa的钎焊接头.     

镍基单晶高温合金钎焊接头的微观组织与性能

采用一种含B,Si的镍基合金钎料钎焊CMSX-4单晶高温合金,利用SEM,EPMA分析接头的微观组织与相组成,探究降熔元素B和Si的扩散机制及接头形成机理. 结果表明,不同间隙焊缝的微观组织相似,相组成相同,但随着间隙的增加,焊缝中的硼化物析出相增多,同时出现微孔等缺陷;对于相同焊缝间隙的接头,随着保温时间的延长,焊缝中的硼化物相的平均尺寸在一定程度上增大,且分布更加集中,母材与焊缝间的界面连接层厚度增加. 钎焊过程中,B元素集中分布于焊缝中心区,与Cr,W,Mo等元素反应,形成脆性硼化物相M₃B₂,B元素未向母材中扩散,近焊缝区中未见硼化物相析出;Si元素不仅在焊缝中心区形成镍硅化物相,也向母材中扩散,在近焊缝区形成含Si元素的镍基固溶体. 对不同焊缝间隙与保温时间的单晶钎焊接头在980 ℃/100 MPa条件下进行持久性能测试. 结果表明,单晶钎焊接头的持久寿命随着焊缝间隙的增加而降低,随保温时间的延长而升高,但当保温时间延长至30 min以上时,接头持久寿命没有显著增加.     

GH4738/GH3536异种高温合金钎焊接头的组织与性能

采用BNi-2镍基钎料对GH4738和GH3536异种高温合金在1 040℃×10 min条件下进行真空钎焊,通过扫描电子显微镜和能谱仪分析了钎焊接头的微观组织及物相组成,并测试了钎焊接头的高温强度。结果表明,钎缝与母材界面结合良好,且钎缝组织致密。在钎焊接头观察到3个特征组织区域,分别为元素扩散区、等温凝固区和非等温凝固区。等温凝固区由镍基固溶体组成,而非等温凝固区除了镍基固溶体外,还存在大量的Ni3Si相及少量的富含Cr,Mo的硼化物。在730℃高温条件下,钎焊接头抗拉强度为259 MPa。在拉伸过程中,钎焊接头沿非等温凝固区开裂,而Ni3Si及硼化物等脆性相内部形成的微裂纹促进了钎焊接头的断裂。     

铝锂合金钎焊接头断口组织与性能

采用金相显微镜、扫描电镜、硬度计等测量方法,观察分析了铝锂合金钎焊前后母材和钎焊接头的显微组织变化,通过分析测试钎焊接头的显微硬度和断口微区的化学成分,研究分析了钎焊接头强度的变化规律.结果表明,焊后母材中的强化相由质点转变为板条状;氮气保护条件下,钎焊接头未见气孔、夹杂、裂纹等缺陷,钎焊接头存在一定的扩散区,从而有效地提高了钎焊接头的强度;无氮气保护的条件下,钎焊接头有大量的缺陷存在,这些缺陷的存在严重影响了钎焊接头的强度.     

Cu/GH4099钎焊接头组织及力学性能

采用Ti-Zr-Ni-Cu钎料实现了镍基合金GH4099和T2紫铜的真空钎焊,分析了不同工艺参数对接头抗拉强度的影响,并借助扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射分析等方法研究了钎焊接头界面组织,确定了界面反应产物及其形态分布。研究结果表明,钎缝中主要是金属间化合物生成相,如Cu-Ti,Ni-Ti,Cu-Ni-Ti系等。在试验条件下,随着钎焊温度和加热时间的增加,接头抗拉强度呈现先增大再降低的趋势,当钎焊温度为930 ℃和保温时间为10 min时,获得最大抗拉强度为182 MPa的钎焊接头。     

第二代单晶高温合金DD6高性能钎焊接头的组织及力学性能

采用新设计的镍基钎料在1220℃、30 min条件下钎焊了第二代单晶高温合金DD6,分析了不同钎缝间隙(0.05、0.10和0.15 mm)对接头组织和性能的影响.结果表明,新镍基钎料获得的DD6高温合金钎焊接头的钎缝基体为与DD6母材相似的γ+γ′双相组织.随钎缝间隙的增大,脆性硼化物相逐渐增多,且由断续条状转变成粗大的鱼骨状;在0.15 mm间隙内预填FGH95高温合金粉末后,鱼骨状硼化物相变得细小、弥散.当钎缝间隙由0.05 mm增至0.10 mm,内部γ+γ′双相组织更细小,且钎缝中γ′相强化元素Al、Ti、Ta的总量高,对接头起到了良好的强化作用,钎焊接头在980℃的高温拉伸强度为694 MPa.按DD6母材标准热处理制度对钎缝间隙为0.10 mm的钎焊接头进行焊后时效处理,钎缝基体组织中的γ+γ′双相组织形貌得到有效调控,γ′立方化程度增加,接头在980℃的高温拉伸强度为807 MPa,与DD6母材自身的强度相当.     

TC4钛合金钎焊接头的组织与性能

采用Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni钎料对TC4钛合金进行了钎焊,钎焊温度为900 ℃,保温时间分别为30、60和90 min。结果表明,在900 ℃时该钎料可润湿TC4母材,润湿角平均值为16.7°。保温时间为90 min时,钎焊界面中心处钎料元素已扩散得较充分,与钎料合金成分相比,Zr元素由37.5%降低至1.79%,Cu和Ni元素分别由15%和10%降低至1.66%和1.64%。TC4钛合金钎焊试样的室温抗拉强度平均值为1007.6 MPa,多数试样断于母材,属于微孔聚合机制导致的断裂失效。     

Ni-34Ti钎料钎焊TiAl合金接头界面结构及性能

采用Ni-34Ti共晶钎料实现了TiAl合金的钎焊连接,分析了TiAl合金钎焊接头的界面结构,重点研究了钎焊温度对接头组织及性能的影响规律.结果表明,Ni-34Ti共晶钎料主要由TiNi相和TiNi3相组成,钎料熔点为1 120 ℃.不同钎焊温度下获得的接头界面组织均呈现对称特征,无气孔和裂纹等缺陷,接头中主要形成了TiNiAl2,B2,TiNiAl和TiNi2Al四种物相.Al元素在钎缝中的快速扩散,促进了钎缝中Ti-Ni-Al三元化合物的形成.钎焊温度为1 180 ℃保温10 min条件下,TiAl合金接头获得了最大的室温抗剪强度87 MPa.剪切过程中,裂纹容易在富含TiNi2Al相的区域产生和扩展,大量脆性TiNi2Al相的存在对接头的性能是有害的.     

DD5单晶高温合金钎焊接头的微观组织和力学性能分析

采用Co基钎料在1 180℃/60 min条件下钎焊DD5镍基单晶高温合金,利用SEM,EPMA分析接头的显微组织,讨论接头的焊缝间隙对显微组织和相分布的影响.结果表明,当钎焊间隙为10 μm时,焊缝组织与母材相似,由γ和γ'相构成,其中弥散分布着细小的M₃B₂相;随焊缝间隙的增加,焊缝中形成骨架状M₃B₂相,富钴的γ-Ni,Ni-Si化合物等脆性相;当焊缝间隙大于200 μm时,焊缝中间形成球状的钴基固溶体,在钴基固溶体之间分布着多种化合物相.对接头进行高温拉伸性能测试可知,随着钎焊间隙减小,接头的高温性能提高,接头在870℃的抗拉强度最高可达到792 MPa.     

一种钛基钎料钎焊TiAl/GH536的接头界面组织及性能

采用Ti-Zr-Fe-Cu-Ni-Co-Mo钎料实现了TiAl合金与GH536合金的有效钎焊连接. 运用SEM,EDS,XRD等手段对钎焊接头的界面组织进行了分析,并检测了钎焊接头的抗剪强度. 结果表明,钎焊接头的典型界面组织由TiAl合金一侧到GH536合金一侧包括Ⅰ层(Ti₃Al + TiAl)、Ⅱ层(Al₃NiTi₂)、Ⅲ层(以AlNi₂Ti为主,并含有富铬(Cr,Ni,Fe)_SS、富镍(Cr,Ni,Fe)_SS和(Ni)_SS + TiNi₃)和Ⅳ层(以富铬(Cr,Ni,Fe)_SS为主,并含有富镍(Cr,Ni,Fe)_SS,AlNi₂Ti和(Ni)_SS + TiNi₃). 当钎焊时间为10 min时,在1 110 ~ 1 170 ℃的钎焊温度范围内,随着钎焊温度的升高,钎焊接头的抗剪强度先升高后降低. 钎焊温度对原子扩散和金属间化合物的形成有较大的影响,较低或较高的温度都会导致接头强度偏低. 1 150 ℃钎焊10 min获得的接头抗剪强度最高,为183 MPa,接头主要断裂在Ⅱ层.     

DZ40M合金钎焊接头组织与性能

采用Co-Cr-Ni系钎料在不同的钎焊工艺下对DZ40M定向凝固合金进行了真空钎焊试验,通过扫描电镜、波谱/能谱分析仪和X射线衍射仪对钎焊接头进行了微观组织观察和典型物相成分分析,测试了接头的高温持久寿命和高温拉伸强度.结果表明,钎焊接头主要由近缝区、扩散反应区和钎缝中心区组成,近缝区含有较少的化合物,扩散反应区由钴基固溶体、硼化物和碳化物构成,钎缝中心区则由大量的钴基固溶体、白色和灰色硼化物骨架以及少量的深色条块状或骨架状碳化物等构成;在1180℃/30 min钎焊工艺下接头980℃/83 MPa持久寿命最高,平均值达到18 h 10 min,900℃高温拉伸性能均超过母材技术标准规定的305 MPa.     

BCu48ZnNi合金钎料的组织、力学性能与使用特性

为提高矿用截齿钎焊连接性能,优化与协调截齿生产时的钎焊和截齿体热处理工艺,研究了锌白铜硬钎料BCu48Zn Ni的组织和性能,考察了其使用特性。对BCu48Zn Ni钎料进行重熔凝固与热处理,测试了不同状态下的组织和性能。结果表明,BCu48Zn Ni合金在不同状态下均为两相组织,快冷与时效可使组织细化并提高硬度。采用中频感应方法进行截齿钎焊试验,考察了焊后冷却方式和截齿热处理对钎焊缝抗剪强度的影响。试验发现,焊后空冷的BCu48Zn Ni合金钎焊缝抗剪强度高于缓冷与快冷,焊后高温回火能保持较高抗剪强度。综合分析表明,BCu48Zn Ni钎料具有优良的截齿钎焊特性,用其做钎料进行截齿生产须先钎焊后调质。     

活性元素镁对铝合金真空钎焊接头性能的影响

采用真空钎焊方法对3A21铝合金进行了试验,针对固态高纯镁在真空下加热挥发的特性,试验研究了炉膛中放置不同质量的活性元素镁对铝合金真空钎焊接头性能的影响.采用材料万能试验机和金相显微镜获得并分析了接头力学性能和显微组织.结果表明,比较炉膛内放置三种不同质量镁的钎缝抗剪强度,当单位体积镁质量达到235 g/m3时其强度最高,达到78 MPa;金相组织显示,真空钎焊接头中主要强化相为Mg2Si,单位体积镁质量达到235 g/m3时钎缝区宽度最小,约0.06 mm;通过获取不同产品在325 ℃以上的停留时间,可定量掌握炉膛预置固态镁质量.     

纯铜真空钎焊接头的组织及力学性能研究

利用快速凝固技术和传统铸造技术分别制备出成分相同的Cu-Ni-Sn-P非晶薄带钎料和普通钎料,将2种钎料在4种钎焊温度(660,670,680,690℃)和3种保温时间(5,10,15 min)下与纯铜进行真空钎焊试验,借助DTA,XRD,EDS和金相显微镜探讨了钎焊接头的界面微观组织结构及断口形貌,并通过拉伸试验评价了接头强度.研究结果表明:在680℃,15 min条件下,接头抗拉强度最高,非晶钎料的接头抗拉强度明显优于普通钎料,界面反应层由扩散区、残余钎料区组成.随着保温时间的延长和钎焊温度的升高,扩散深度增加,冶金作用增强,在基体深度方向明显表现为沿晶界优先渗透.