Ti-Ni钎焊Cf/SiBCN陶瓷接头界面组织及机理分析

使用Ti-Ni高温钎料实现C_f/SiBCN陶瓷自身连接.分别研究了钎料成分、钎料箔片叠层方式以及钎焊温度对焊接界面组织形貌的影响.结果表明,在Ni元素含量超过50%且以Ni/Ti/Ni方式叠层得到的接头界面良好,其中Ni元素深入陶瓷基体,与Si元素发生反应,在陶瓷内形成扩散层结构,扩散层内的Ni,Si元素成梯度分布,而Ti元素以化合物的形式弥散分布在焊缝中间部分的钎料层中试验发现,提高钎焊温度有利于Ni元素的扩散,在以Ni/Ti/Ni叠层、Ni元素含量低于50%时,提高钎焊温度至1 300℃得到的接头没有显著裂纹,中间层的钛化合物分布更加弥散.     

SnCu钎料合金镀层钎焊连接机理及界面反应

通过在LD31铝合金表面电刷镀Ni,Cu后再沉积SnCu钎料合金镀层的钎焊实验,研究了钎料镀层的连接机理及界面反应,改进了可降低Ni层应力的电刷镀镀Ni液的配方,开发出适合镀层钎焊的SnCu钎料合金镀液,钎焊时钎料润湿为附着润湿,研究了在300℃钎焊时焊缝界面金属间化合物的生长规律,结果表明：焊缝中Cu-SnCu界面处生成了球状和棒状的Cu6Sn5金属间化合物;拉伸时焊缝主要沿着SnCu金属间化合物和富Sn相之间的界面断裂。     

Cu-P基非晶钎料钎焊机理

采用CuP7．7Sn5．4Nil4Si0．2Zr0．04晶态与非晶钎料钎焊紫铜,通过微观手段对比分析了钎焊温度和保温时间对晶态与非晶态钎料钎焊接头成分和组织的影响．结果表明,CuP7．7Sn5．4Nil4Si0．2Zr0．04非晶钎料钎焊接头由界面区、扩散区以及钎缝中心区组成;随钎焊温度提高或保温时间增加,晶态钎料和非...     

Cu-Ni-Ti非晶钎料钎焊Si3N4陶瓷的界面结构及连接强度

采用Cu-Ni-Ti非晶钎料钎焊Si3N4陶瓷,利用SEM、EDS等分析手段研究了其钎焊界面的微观结构.结果表明:反应层由两部分组成,其中紧靠Si3N4陶瓷的反应层Ⅰ由TiN化合物组成,Ti-Si化合物构成了反应层Ⅱ.在1100℃×10 min下钎焊时,其接头强度有最大值284.6 MPa.在相同的钎焊工艺条件下,非晶钎料接头强度高于同成分晶态钎料.     

Ti40Zr25Ni15Cu20非晶钎料钎焊Si3N4陶瓷的界面结构及强度

采用Ti40Zr25Ni15Cu20非晶钎料进行了Si3N4陶瓷真空钎焊连接,利用SEM、EDX等微观分析手段,研究了钎焊界面的微观结构,得出界面反应层有两部分组成,接头界面微观结构为Si3N4/TiN/Ti-Si,Zr-Si化合物/钎缝中心;在相同钎焊工艺条件下,研究对比了晶态和非晶态钎料钎焊接头的强度,发现非晶态钎料钎焊的接头强度大大超过用晶态钎料钎焊的接头.     

CuNiSnTi钎料钎焊立方氮化硼界面产物分析

采用扫描电镜、能谱仪、微区X射线衍射仪研究了CuNiSnTi活性钎料钎焊立方氮化硼(c-BN)界面产物的微观结构和形成机理,并运用动力学分析了界面反应产物的生长过程及反应激活能.结果表明,钎焊过程中CuNiSnTi钎料对c-BN具有良好的润湿性,钎料与c-BN发生化学反应,实现c-BN与钢基体的可靠连接;钎料与c-BN界面处生成Ti-N和Ti-B化合物新相,形成了钎料/TiN/TiB/TiB₂/c-BN的结构形式;在钎焊温度1323~1398 K,保温时间5~20 min之间依据抛物线生长法则指出界面处产生的化学反应和原子间的相互扩散是促使界面反应层形成与生长的主要因素及形成机理.     

非晶铜磷钎料的钎焊连接机理研究

利用快速凝固技术制备了成分(质量分数)为Cu68.5Ni15.7Sn93P65的非晶薄带钎料.将非晶钎料在固液相线温度区间附近不同温度下与紫铜进行真空钎焊,观察其熔化液相的铺展情况,并借助DTA、XRD、SEM、EDAX及金相显微镜对其界面显微组织和合金元素的扩散行为进行分析.结果表明:在低于钎料固相线温度以下,由于降熔元素Sn的固相扩散,使得钎焊早期有接触反应液相产生,其主要成分为富Sn的CuSn合金;正因为这种接触反应液相的产生,形成了少量的液相通道,加速了其它合金元素Ni、P向母材中的扩散,且在基体深度方向上合金元素明显表现为沿晶界优先扩散,随着扩散深度的增加,合金元素含量逐渐减少,其中Sn元素扩散能力最强.     

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。     

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.     

钎焊技术发展动向

针对钎焊的特点及用途指出了保证钎焊质量而降低施焊温度,是钎焊领域的重要发展动向之一,而快速凝固法是制造非晶态钎料的重要发展方向。简单介绍了快速凝固技术的原理、特点及用途,并对陶瓷－金属的钎焊技术的现状、钎焊难点及钎焊机理与工艺进行了探讨。提出了在精密钎焊和尖端工业领域,快速凝固法制造非晶态钎料,利用非晶态钎料进行钎焊已成为人们日益关注的重点。     

Al-Ni-CuO中间层自蔓延连接Cf/Al与TiAl接头的微观形貌及其形成机制

采用14Al-2Ni-3CuO中间层真空加热实现了Cf/Al复合材料与TiAl合金的自蔓延连接,获得了良好的接头.分析了Al-Ni-CuO粉末中间层的DTA曲线,研究了其放热机制,阐述了接头界面的形成过程.结果表明,加热温度升高到500℃,铝与CuO即发生氧化还原反应,放出大量的热;加热温度升高到600℃左右,中间层局部的实际温度已经超过了铝的熔点,铝开始熔化,液态铝将固态镍包围,铝与镍发生反应,生成NiAl3.在最终接头的TiAl侧,中间层与TiAl生成TiAl3;在Cf/Al侧,中间层与Cf/Al生成NiAl3;中间层中的镍向Cf/Al复合材料中扩散,与铝基体发生反应生成NiAl3.     

Ag-Cu-In-Ti钎料钎焊SiO_(2f)/SiO_2复合材料与钼合金的接头组织及机理

设计了3种Ag-Cu-In-Ti钎料,在800℃/10 min工艺下实现了Si O2f/Si O2复合材料与钼合金的连接.室温下测试了接头的抗剪强度,通过扫描电镜、电子探针、能谱仪和X射线衍射仪分析了接头的微观组织和界面产物.结果表明,1号钎料所得接头平均抗剪强度最高,为24.1 MPa,其中Ti元素发挥了活性作用而富集在母材两侧的反应层,与Si O2发生反应为Ti+Si O2→Ti Si2+Ti O,伴随反应为Ti+Cu+O→Cu3Ti3O,并有一部分以Cu3Ti的形式块状分布在钎缝中,提高了接头的强度.1号钎料接头产物依次为Si O2→Cu3Ti3O+Ti O+Ti Si2→Ag(s,s)/Cu3Ti/Cu(s,s)→Cu3Ti+Ti O→Mo.     

铜基钎料钎焊SiC/Nb的接头组织及强度

为了连接SiC陶瓷与铌合金．用铜基钎料对SiC陶瓷与金属铌进行了钎焊,并对接头的微观组织、形成机理和高温强度进行了研究。结果表明,使用铜基钎料可以实现SiC陶瓷和铌合金的连接且在试验温度范围内。接头强度随钎焊温度升高呈上升趋势。通过扫描电子显微镜现察,钎料与SiC陶瓷钎焊接头明显分层,存在一层较厚的过渡层,性质介于金属与陶瓷之间。获得这种层状结构对缓和焊接残余应力十分有利,500℃下,三点弯曲强度试验测试达290MPa。     

石墨/镍基金属钎涂层界面结构分析及性能

电机行业中石墨有重要的作用,在镍基焊料中加入适量活性金属,并通过创新的钎涂方法制备石墨表面的钎焊层,以实现石墨与电机换向器中铜转子更牢固的连接,使得原本与铜直接接触的石墨电刷的磨损量大大降低.通过DSC,XRF,SEM,EDS,XRD,超声C-扫描探伤以及电阻测试等试验检测钎焊层的性能.结果表明,钎料自身生成了金属间化合物,并且钎料中的Si和Cr元素与石墨生成了碳化物,从而使得钎料与石墨之间形成了牢固的冶金结合,样品经钎涂后不影响其作为电刷材料的导电性.     

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。     

Co-Nb-Pd-Ni-V钎料真空钎焊Cf/SiC复合材料的接头组织与性能

采用自行设计的Co-Nb-Pd-Ni-V高温活性钎料对碳纤维增强碳化硅（C_f/SiC）复合材料进行钎焊连接,钎焊温度为1 200 ~ 1 320 ℃,钎焊时间固定为10 min. 结果表明,钎料中的V和Nb元素同时发挥反应活性,与C_f/SiC复合材料发生界面反应,在陶瓷界面形成了VC和NbC双层界面反应层. 当钎焊参数为1 280 ℃/10 min,典型的接头组织为（VC/NbC）双界面反应层/（Co,Ni）₂Si + CoSi + NbC + Pd₂Si/（NbC/VC）双界面反应层. 在此参数下获得的接头性能最佳,其中室温三点弯曲强度为61.0 MPa,在900和1 000 ℃下测得的强度均高于其室温强度,分别为83.2和87.7 MPa. 接头中的NbC和Pd₂Si高熔点物相弥散分布在钎缝内部,大大提高了接头的高温性能.     

Behaviors of interfacial elements during the brazing of SiO2 glass ceramic to Ti-6Al-4V with AgCu/Ni interlayer

AgCu/Ni composite interlayer was used to join SiO₂ glass ceramic to Ti-6Al-4V alloy successfully, obtaining the largest joint shear strength 110MPa. Ag, Cu and Ni in the interlayer and Ti in the Ti-6Al-4V alloy affect the joint formation and interfacial products significantly. To understand the joint formation process better, behaviors of elements Ag, Cu, Ni and Ti during the brazing of SiO₂ glass ceramic to Ti-6Al-4V alloy were investigated in the present work. Active element Ti is the most important component in the joining, realizing the metallurgical bonding of SiO₂ glass ceramic to braze alloy. Cu together with Ni reacts to Ti in the base material by Ti-Cu-Ni ternary eutectic reaction, which is beneficial for reducing the massive Ti-Cu and/or Ti-Ni brittle intermetallic compounds on the joint interface. Dispersion of Ag decreases the brittleness of the whole joint effectively.