Ag-Cu-Ti钎料中Ti元素在金刚石界面的特征

研究了金刚石钎焊接头中碳化物形成元素Ti与金刚石 (或石墨 )之间的相互作用行为。通过对接头界面处的成分分布和断口形貌观察 ,分析了Ti的作用机理、新生化合物TiC的断口形式及生长规律。结果表明 :在一定的条件下 ,Ti元素与组成金刚石 (或石墨 )的碳元素发生反应形成TiC层 ;碳化物层使钎料与金刚石之间产生冶金结合 ;TiC与金刚石之间存在有明显的界面 ,TiC断口的微观表面形态呈韧窝状 ;在金刚石表面初始形成的TiC的生长方向与金刚石的晶向指数有关。

Ag-Cu-Ti钎料在金刚石表面的润湿状况

针对金刚石的钎焊问题，利用扫描电镜和电子探针分析、Ｘ射线能谱分析、Ｘ射线结构分析等方法，对Ａｇ－Ｃｕ－Ｔｉ钎料在金刚石表面的润湿状况进行了试验研究．结果表明，含Ｔｉ量对钎料的润湿状况有一定影响、界面间Ｃ，Ｔｉ元素的扩散及ＴｉＣ的形成有助于改善钎料的润湿状况．

Ag-Cu-Ti活性钎料真空钎焊钼和石墨结合质量研究

为了实现石墨与钼的高强连接,实验采用活性钎料Ag-Cu-Ti作为填充材料,研究了钎焊过程中采用的工艺及不同种类石墨对真空钎焊接头组织结构和性能的影响,进一步探讨了界面结合机理。利用光学显微镜分析了接头微观形貌,采用能谱仪确定了接头的成分分布,采用自行设计的模具测试了接头的剪切强度。结果表明,Ag-Cu-Ti钎料与两侧钼和石墨基体均形成了良好的结合界面,接头抗剪强度达到了石墨基材强度的80%以上;石墨密度对接头性能的影响比较大,导致钎缝区出现不同的界面形貌,可以通过表面物理改性的方法改善接头质量。

采用Ag-Cu-Ti+Mo复合钎料钎焊Si_3N_4陶瓷

采用Ag-Cu-Ti+Mo复合钎料连接Si3N4陶瓷,利用SEM,TEM,Nanoindentation研究了钎料内钼颗粒含量对接头组织和力学性能的影响.结果表明,在Si3N4/钎料界面处形成了一层致密的反应层,该反应层由TiN和Ti5Si3组成.接头的中间部分由银基固溶体、铜基固溶体、钼颗粒和Ti-Cu金属间化合物组成.借助于纳米压痕技术测定了接头内Ti-Cu化合物以及钎料金属的弹性模量和硬度值.随着钎料内钼颗粒含量的提高,母材/钎料界面反应层厚度逐渐降低;钎料金属中Ti-Cu化合物数量增多;此外,银和铜基固溶体组织逐渐变得细小.当添加5%Mo时,得到最高的接头强度429.4 MPa,该强度相比合金钎料提高了114.7%.

Ag-Cu-Ti活性钎料热力学分析

在陶瓷与金属的活性钎焊连接技术中 ,Ag -Cu -Ti合金是研究和应用最多的钎料之一。合金组元Ti的活度是影响钎料 /陶瓷界面反应的关键因素 ,对钎料与陶瓷的润湿性和连接能力起着重要的作用。作者借助热力学对Ag -Cu -Ti活性钎料进行了热力学分析 ,重点分析了Ti的热力学活度及其与组分浓度之间的关系 ,计算了各组分之间的相互作用参数。分析和计算结果表明 ,Ti的活度随着Cu含量的增加而减小 ,随着Ag含量的增加而增大 ;Ag与Ti之间存在较大的排斥作用 ,两者的相互作用参数为 32 .83kJ/mol;而Cu与Ti之间存在强烈的吸引作用 ,其相互作用参数为 - 16 .14kJ/mol;Ag -Cu -Ti合金中添加某些与Cu的结合力大、与Ti的结合力小、且与合金组元不形成高熔点化合物或脆性相的合金元素 。

金刚石/铜复合材料与氧化铝陶瓷的Ag-Cu-Ti活性钎焊(英文)

金刚石/铜复合材料具有低膨胀系数和高热导率等优异性能,使其成为一种理想的电子封装材料。采用97%(72Ag-28Cu)-3%Ti活性钎料对金刚石/铜复合材料和氧化铝陶瓷进行钎焊。发现活性钎料在氧化铝陶瓷和金刚石薄膜表面均具有良好的润湿性,在两者表面的平衡润湿角均小于5°。讨论了主要钎焊条件(如钎焊温度和保温时间等)对接头性能的影响。发现钎焊过程中Ti元素聚集在金刚石颗粒的表面形成TiC化合物,且TiC化合物的形貌与钎焊接头的剪切强度具有紧密联系。推测合适的TiC化合物层厚度可改善钎焊接头的剪切强度,而颗粒状的TiC化合物及过厚的TiC化合物层却会损害钎焊接头的性能。获得的最大剪切强度为117MPa。

采用Ag-Cu-Ti钎料钎焊C_f/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。

Ag-Cu-Ti合金制备技术及钎焊应用综述

介绍了Ag-Cu-Ti活性钎料的主要制备方法,常用的Ag-Cu-Ti活性钎料及熔化温度,Ag-Cu-Ti钎料钎焊各种陶瓷与陶瓷或陶瓷与金属,Ag-Cu-Ti活性钎料钎焊金刚石、石墨、玻璃、立方氮化硼、复合材料的应用研究进展及Ag-Cu-Ti活性钎料的改性研究。

Ag-Cu-Ti活性钎料真空钎焊金刚石/Cu复合材料和金刚石膜

采用Ag-Cu-Ti活性钎料钎焊金刚石/Cu复合材料和金刚石膜,实现其高强度连接。用SEM对接头的微观组织进行观察分析,用无损探伤检测钎焊质量,用拉伸试验测定接头的力学性能,用热循环试验检验其可靠性。结果表明:焊料与金刚石膜连接处有一层均匀连续的富Ti相,大大改善了焊料与金刚石膜的润湿性;与金刚石膜粗糙面相比,采用金刚石膜光滑面进行钎焊,焊接接头的质量较高,焊缝内存留的夹孔、气泡等缺陷较少,热导率较高;钎焊接头的抗拉强度>23.12MPa,能够承受50个周期的冷热循环,满足实际应用的要求。

Ag-Cu-Ti钎焊金刚石/铜复合材料的组织和性能

采用97(72Ag-28Cu)-3Ti活性钎料钎焊了Diamond/Cu复合材料和Al2O3陶瓷,研究了主要钎焊条件如钎焊温度和保温时间对接头强度的影响。结果表明,钎焊过程中Ti元素易聚集在金刚石颗粒周围并形成TiC化合物层。TiC化合物的形貌与Diamond/Cu钎焊接头剪切强度有密切关系,金刚石表面生长适当厚度的TiC化合物层能增强钎焊接头的剪切强度,但如果TiC为颗粒状或TiC化合物层生长过厚,将削弱钎焊接头的剪切强度。钎焊接头的最大剪切强度可达117 MPa。

Zr对(Ag-Cu-Ti)-SiC_p钎焊SiC陶瓷/钛合金连接层组织结构的影响

使用 Ag-Cu-Ti 合金粉、SiC 粉和 Zr 粉组成的混合粉末钎料,真空无压钎焊再结晶 SiC 陶瓷与 Ti 合金,观察 Zr 加入前后接头连接层组织结构的变化,研究了 Zr 的作用．结果表明,Zr 加入前,连接层主要由 Ag、SiC、Cu-Ti、Ti_3SiC_2、和 Ti-Si 相组成．Zr 加入后,连接层主要由 SiC、Ti_(1-x)C、Ti-Si、AgTi 和 AgCu_4Zr 相组成．Zr 的加入提高了连接层中 Ti 的活度,使 SiC 颗粒表面反应层 Ti_3SiC_2转变,生成了 Ti_(1-x)C 和 Ti-Si 相；提高了 Ti 与 SiC 颗粒的反应速度,使 SiC 颗粒减少；促进 Ti 与 Ag 的反应,生成了 AgTi．Zr 的加入导致连接层流动性的改善、连接层与 SiC 陶瓷界面结合强度的提高和接头热应力的降低,适量 Zr 的加入使接头剪切强度明显提高(达23．6MPa)．

采用Ag-Cu-Ti钎料真空钎焊SiO_(2f)/SiO_2复合陶瓷与C/C复合材料

分别在880℃/10min和880℃/60min规范下,采用Ag-Cu-Ti活性钎料实现了SiO2f/SiO2复合陶瓷与C/C复合材料的真空钎焊连接,通过电子探针(EPMA)、能谱仪(XEDS)和X射线衍射仪(XRD)分析了接头微观组织,室温下测试了接头的抗剪强度。结果表明:两种规范下所得接头界面结合良好,接头中靠近两侧母材均形成了一层扩散反应层,钎缝基体主要由均匀的共晶组织组成。880℃/10min规范下钎焊接头界面产物依次为:SiO2f/SiO2→Ti4O7→Ti5Si4+Cu(s,s)+Ag-Cu共晶合金→TiC→C/C;对于880℃/60min规范下的接头,界面组织结构与保温10min的接头基本类似,但是不存在Cu(s,s),并且接头反应层明显增厚。880℃/60min条件下所得钎焊接头剪切强度平均值为16.6MPa。

Ag-Cu-Ti连接SiC/SiC接头界面反应和界面结构

三元Ag-Cu-Ti活性钎料连接常压烧结SiC陶瓷。通过XRD(X-ray diffraction)、EPMA(electron probe microanalysis)和TEM(transmission electron microscopy)研究了SiC/Ag-Cu-Ti界面反应和界面结构。结果表明:焊料中的活性元素Ti与SiC发生化学反应在界面处形成连续致密的反应层,界面反应产物为TiC和Ti5Si3,整个界面形成SiC/TiC/Ti5Si3/Ag-Cu-Ti焊料的结构,其中TiC层晶粒大小约为10 nm左右并且连续分布,而Ti5Si3层晶粒大小差异大(100~500 nm)且不连续,这种差异是由于TiC的高成核率和Ti5Si3的低成核率而产生的。

Ag-Cu-Ti+W复合钎料钎焊SiC陶瓷的接头性能研究

通过使用Ag-Cu-Ti钎料钎焊,可以实现Si C陶瓷的有效连接,但它与陶瓷母材热膨胀系数相差较大,钎焊降温过程中会产生较大的残余应力。通过向Ag-26.7Cu-4.5Ti钎料中复合不同体积分数的W颗粒,调节钎料的热膨胀系数,使之更接近于母材。通过改变钎焊温度和保温时间,研究工艺参数对焊缝的显微组织和力学性能的影响。结果表明,W颗粒均匀分布在基体中且未与其他元素反应。当添加合适的体积分数的W颗粒,并且在适当的钎焊温度和保温时间下,能够形成组织均匀、连接良好的复合接头。当添加的W的体积分数为10%,在钎焊温度为807 ℃、保温时间为10 min的条件下,可获得高剪切强度为95.05 MPa。

TIG电弧作用下Ag-Cu-Ti钎料在C/C复合材料上的润湿性分析

通过TIG电弧直接加热方式实现Ag-Cu-Ti钎料在C/C复合材料上的润湿,观察不同保温时间下润湿钎料宏观形貌,并利用SEM和EDS研究接头微观组织和元素分布.结果表明,在一定保温时间下钎料发生软化,当保温时间为60 min时,钎料在C/C复合材料上润湿效果最好,TiC反应层分布最均匀致密,厚度约为1.3μm,扩散层厚度最大为5.5μm.在向反应界面接近的过程中,钎料中Cu和Ag的含量和保持不变,并有AgTi/CuTi3/Cu4Ti3等脆性化合物的生成.此外,Ti元素在近界面处发生聚集,在聚集区有Ti2Cu生成.

Ag-Cu-Ti钎料在石墨表面的润湿

针对石墨钎焊过程中如何提高钎料在石墨表面的润湿问题,采用真空钎焊,在两组不同的工艺参数条件下,分别取Ti的质量分数W_(Ti)不同的Ag—Cu—Ti钎料,做钎料在石墨表面的润湿性实验。结果表明,W_(Ti)及工艺参数对钎料的润湿性有重要的影响;发现用这种钎料润湿石墨,由于二者热膨胀系数相差悬殊,产生的热应力使石墨产生开裂现象;通过分析对比实验结果,优选了钎料成分及钎焊工艺参数。

Ag-Cu-Ti合金与ZrO_2陶瓷的润湿性及界面特征

通过改良座滴法研究了Ag-Cu-Ti/ZrO2陶瓷体系的润湿行为和界面特征[1]。采用ADSA(axisymmetric drop shape analysis)-SESDROPD分析软件,X射线衍射仪(XRD),场发射扫描电镜(FESEM)以及配有能谱仪(EDS)的扫描电镜(SEM)测量表征了温度变化下,不同Ti含量的Ag-Cu-Ti合金在ZrO2陶瓷基板上的润湿性及其界面微观结构的影响规律。结果表明:Ag-Cu-Ti/ZrO2陶瓷体系的润湿机制为反应性润湿。Ag-Cu-Ti合金在ZrO2陶瓷基板上的润湿性随Ti含量的增加逐渐改善。Ag54Cu43Ti4合金熔体在ZrO2陶瓷基板上的润湿性对温度具有明显的反常依赖性,Ag53Cu41Ti6合金的润湿性较好。随温度的升高,Ag54Cu43Ti4/ZrO2和Ag53Cu41Ti6/ZrO2界面反应产物TiO反应层逐渐增厚,Cu3Ti3O反应层有逐渐变薄的趋势。Ag50Cu40Ti10/ZrO2的界面,出现大块状的金属间化合物Cu3Ti3O,容易使合金和陶瓷界面发生剥离。

基于ANSYS有限元的Ag-Cu-Ti合金钎焊金刚石磨粒残余应力分析与优化研究

研究金刚石包埋深度分别为20%、40%、50%、60%、80%的钎料对单层钎焊金刚石工具性能的影响。利用有限元软件ANSYS对Ag-Cu-Ti合金钎焊金刚石过程中形成的残余应力进行数值模拟,采用线性和静态的分析方法。研究结果表明,最大应力值位于金刚石和钎料界面结合处的最底部,应力从金刚石底部到顶部逐渐减小,金刚石受拉应力,钎料和工具基体受压应力。当金刚石的包埋深度介于20%与40%之间时,钎焊残余应力最小。

Ag-Cu-Ti/TiC复合钎料钎焊细粒度金刚石的研究

在Ag-Cu-Ti合金中加入一定量的TiC颗粒制成复合钎料,进行细粒度金刚石磨粒与45钢基体的真空钎焊实验。运用三维视频显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪分析TiC颗粒、Ag-Cu-Ti合金和金刚石磨粒之间的结合界面。结果表明:TiC颗粒能有效降低试验工艺下Ag-Cu-Ti合金在基体表面的流动性和结晶时产生的隆起,复合钎料在基体表面分布更趋平整,有利于细粒度金刚石钎焊等高性的控制;适量TiC颗粒在结合剂层中的均匀分布,能显著细化结合剂层的显微组织;复合钎料中添加TiC颗粒在实现细粒度金刚石磨粒与钢基体钎焊连接的同时,有效抑制了钎料合金对细粒度金刚石磨粒过度浸润所造成切削刃的包裹,保证了细粒度金刚石磨粒良好的出露。