用Cu箔中间层瞬间液相连接SiC_P/Al复合材料的界面现象与连接强度

采用Cu箔作中间层 ,在温度为 85 3K的条件下进行了SiCP/Al复合材料的瞬间液相 (TransientLiquid -Phasebonding ,TLP)连接 ,用扫描电镜观察了连接界面微观形貌 ,测定了接头的剪切强度 ,着重研究了连接时间和压力对界面结构和强度的影响。研究表明 ,不加压连接时 ,由于在界面处形成纯金属带 ,且氧化膜也难以去除 ,接头强度较低 ,约为母材强度的 48% ,接头剪切强度随连接时间延长而增高。连接时施加 0 .2MPa的压力即可显著提高接头强度 ,达到母材强度的 70 % ,且强度随连接时间变化不大。试验还发现 ,用Cu箔中间层无压瞬间液相连接小增强相颗粒、高体积百分含量的SiCp/AlMMCs时 ,接头界面区域没有发现颗粒偏聚 。

陶瓷内衬复合管金属/陶瓷SHS瞬间液相连接

基于重力分离SHS法制备陶瓷内衬复合管 ,采用CrO3 +TiO2 +C +Al+NiO燃烧体系合成出具有钢基体、中间过渡合金与内衬陶瓷三层结构的复合管 .内衬陶瓷中α -Al2 O3 以树枝晶沿径向向心分布 ,(Al2 O3+Ti2 O3 )共晶两相形成枝晶晶界且沿径向存在着成分偏析 .中间过渡合金是以Fe -Cr -Ni-Al -Ti为基且富Ti的碳化钛颗粒呈梯度分布而构成 ,与钢基体形成冶金熔合 ,并与内衬陶瓷通过碳化物的桥接作用及与因重力分离不完全而残留于陶瓷上的Cr -Ni -Ti合金相连接 ,实现金属 /陶瓷间SHS瞬间液相连接 (SHS -TLPB) .

Ti/Cu/Ti部分瞬间液相连接Si_3N_4的界面反应和连接强度

用Ti/Cu/Ti多层中间层在 12 73K进行氮化硅陶瓷部分瞬间液相连接 ,实验考察了保温时间对连接强度的影响。用SEM ,EPMA和XRD对连接界面进行微观分析 ,并用扩散路径理论 ,研究了界面反应产物的形成过程。结果表明 :在连接过程中 ,Cu与Ti相互扩散 ,形成Ti活度较高的液相 ,并与氮化硅发生反应 ,在界面形成Si3N4 /TiN/Ti5Si3+Ti5Si4 +TiSi2 /TiSi2 +Cu3Ti2 (Si) /Cu的梯度层。

Si_3N_4/Ti/Cu/Ni/Cu/Ti/Si_3N_4二次部分瞬间液相连接强度

采用Ti/Cu／Ni中间层对Si3N4陶瓷进行二次部分瞬间液相(PTLP)连接,研究连接工艺参数对Si3N4／Ti/Cu／Ni连接强度的影响,同时研究了连接强度随试验温度的变化规律。结果表明,在该试验条件下,室温连接强度随着二次连接温度的提高和二次保温时间的延长而提高,改变连接工艺参数对Si3N4／Ti/Cu／Ni二次PTLP连接界面反应层厚度无明显影响;连接强度在试验温度400℃时达到最大,随后随试验温度升高,连接强度降低,但在800℃前,其高温强度具有很好的稳定性。

W与Cu合金瞬时液相连接分析

采用金属粉末67Cu-33Mn,67Cu-33Mn-5Ni(质量百分比)为中间层对W与Cu合金进行了瞬时液相连接,利用SEM、EDX分别对试样进行显微组织及成分分析,并探讨其连接机理。结果表明,中间层67Cu-33Mn-5Ni获得的接头比中间层67Cu-33Mn的显微组织更致密,结合性更好。分析认为,Ni的加入,提高了中间层溶质的扩散率,加速了液相的等温凝固;Ni还溶解一定量的W,形成Ni(W)固溶体。其连接机理是通过中间层Cu-Mn形成液相,与母材Cu实现瞬时液相连接;与母材W实现钎焊连接。

SiC_P颗粒增强Al基复合材料的瞬间液相连接

采用Ni箔和Cu/Ni/Cu多层箔作中间层在 92 3K进行了SiC颗粒增强铝基复合材料的瞬间液相连接。研究表明 ,无压连接时 ,接头强度随保温时间延长有所增高 ,但界面处会存在纯金属 (无增强颗粒 )区域和氧化物夹杂 ,是导致接头强度不高的主要原因。加压TLP连接则能有效改善界面组织和接头性能。采用Cu/Ni/Cu多层箔作中间层加压连接时接头强度可达 189.6MPa ,约为母材强度的 85 %。

双相不锈钢瞬时液相连接接头的组织结构及等温凝固模拟

采用镍基非晶态合金作中间层,对双相不锈钢进行了瞬间液相连接试验研究.利用场发射扫描电镜(FE-SEM)对连接接头组织进行了观察;利用能谱仪(EDS)和波谱仪(WDS)对接头处微区成分进行了分析,使用X射线衍射仪对连接接头物相组成进行了确定.结果表明,在等温凝固完成前,在中间层和基材的结合处第二相析出物主要是BN,在中间层区域主要物相是γ-Ni固溶体,Ni3B和Cr-borides.此外采用三种扩散模型对等温凝固完成时间进行了计算,对比试验结果,溶质分布模型所得数值更接近真实值,更适合该连接过程.

保温时间对部分瞬间液相连接硬质合金/钢接头组织与性能的影响

以"三明治"结构的钛箔/镍箔/钛箔为中间层材料,采用部分瞬间液相(PTLP)连接方法在1 000℃保温不同时间(1~4h)制备了YG10硬质合金/40Cr钢异质金属接头,研究了保温时间对接头微观形貌、物相组成和剪切强度的影响。结果表明:接头为由YG10硬质合金/TiC+WC/Co-NiTi/Ni3Ti/镍层/Ni3Ti/NiTi/TiC/40Cr钢组成的多层结构,硬质合金和镍层以及钢和镍层之间均形成了宽35~50μm的过渡层;当保温时间从1h延长到4h时,接头过渡层中的微观缩孔数量减少,过渡层厚度增加,接头剪切强度先增大后减小;当保温时间为2h时,接头剪切强度最高,为153MPa。

SiC颗粒增强铝基复合材料的瞬间液相连接

铝基复合材料采用Cu箔、Ni箔和Cu/Ni/Cu多层箔作中间层进行瞬间液相连接。研究了保温时间和压力对铝基复合材料接头组织和性能的影响。研究发现 ,加压能有效改善铝基复合材料接头组织和性能 ;采用Cu/Ni/Cu多层箔作中间层时铝基复合材料接头强度最高 ,达 189 6MPa ,约为母材强度的 84 6 %。

Si_3N_4/Ti/Cu/Ti/Si_3N_4部分瞬间液相连接界面动力学

采用Ti(5μm)/Cu(70μm)/Ti中间层,通过改变连接时间和连接温度进行Si3N4陶瓷的部分瞬间液相连接(PTLP连接),用扫描电镜、电子探针对连接界面区域进行了分析,系统地研究了Si3N4/Ti/Cu/Ti/Si3N4PTLP连接过程的动力学。结果表明,界面反应层的生长和等温凝固界面的迁移均符合扩散控制的抛物线方程。PTLP连接参数的优化不同于通常的活性钎焊和固相扩散连接的参数优化,反应层生长和液相区等温凝固这两个过程必须协调,才能同时提高室温和高温连接强度。

液相连接氮化硅陶瓷的结合强度研究

本文用玻璃焊料研究了氮化硅陶瓷的液相连接，探讨了组份（0～10wt％α－Si3N4）、温度（1450～1650℃）和保温时间（10～120min）对结合强度的影响规律．结果表明，α－Si3N4的加入提高了液态焊料的粘度，降低了焊料的流动性，导致结合强度下降．采用组份为不含α－Si3N4的纯氧化物玻璃焊料在1600℃、保温30min可以得到较为理想的结合强度．

双温工艺瞬时液相连接T91钢

采用双温工艺进行了T91钢的瞬时液相连接,研究了其与传统单温工艺下接头组织、成分分布的差别。结果表明,1230℃接头组织不同于母材,连接界面为非平面状;1260℃接头连接区域变窄,晶粒粗大,并出现了小的孔洞,仍存在连接界面;1260～1230℃双温工艺接头晶粒变小,组织连续均匀生长。接头拉伸断在母材,弯曲180°不断,性能达到母材水平。双温工艺打破了传统单温工艺的平衡凝固过程,消除了平衡结晶产生的平直界面,实现了无界面连接。

氮化硅陶瓷的液相连接研究

本文研究了用氧氮玻璃作为中间层材料连接氮化硅陶瓷．结果表明，在1600℃×30min、5MPa的外加压力条件下，氮化硅陶瓷的结合强度达到基体氮化硅陶瓷的57％．结合层内的结构与基体氨化硅十分相似，但是晶粒尺寸较细，两者结构上的一致性对于提高结合强度起着重要的作用．

瞬间液相连接的过冷连接新工艺

提出了瞬间液相(TLP)连接的新工艺——过冷连接工艺,即首先将待连接区域加热至某高温进行短时保温,然后再降至一定温度进行长时保温连接.由于液相经历了一次温度过冷,在液/固界面前沿就形成了成分过冷区,破坏了平衡状态下的界面稳定性,形成胞状界面.随着凝固过程的完成,界面消失,形成跨界面连续晶粒,实现冶金接合.以Fe-Ni基非晶合金为中间层,进行了低碳钢过冷TLP连接实验,并与传统的TLP连接工艺进行了比较.结果表明,过冷TLP连接工艺产生了非平面状界面,并且随着凝固的完成界面消失,形成无界面的组织均匀接头.与传统TLP连接工艺接头相比,过冷TLP连接工艺可大大提高接头冲击韧性,其数值达到母材水平.

Si_3N_4陶瓷二次部分瞬间液相连接模型

在Si3N4陶瓷PTLP连接的基础上,提出了Si3N4陶瓷二次PTLP连接中间层设计的一般规律为Ti Cu X(X为Ni,Pt,Au,Pd等),X与Cu在固相和液相均是完全互溶的;分析了陶瓷二次PTLP连接过程并建立了连接模型,阐述了利用该模型选择连接参数的方法。

精密连接——真空扩散焊和过渡液相连接的实验研究

针对新型电真空器件研制过程中的精密连接要求,进行了无氧铜真空扩散焊、过渡液相连接工艺实验。并应用氦质谱检漏仪、测量显微镜、金相显微镜、扫描电子显微镜对扩散焊试样进行分析,并进行了不同扩散温度、不同扩散时间的对比实验。实验表明:在相同工艺参数下,无氧铜直接扩散连接能获得可靠的扩散焊接头,内部结构变形量1~12μm,漏率5×10-4 Pa·m3s-1,且在相同扩散压力条件下,不能通过提高扩散温度,延长扩散时间的方法获得气密性接头;过渡液相连接接头可达到气密性要求(QL【5×10-9 Pa·m3s-1),变形量5~15μm,镀银层充分扩散到母材中。

Al_2O_3/Ti/Cu瞬间液相连接中的界面反应

采用Ti箔作中间层进行了Al2 O3 陶瓷与Cu的瞬间液相连接。用扫描电镜 (SEM )、电子探针(EPMA)和X射线衍射仪 (SRD)对Ti-Cu液态合金与Al2 O3 陶瓷反应形成的界面结构进行了观察和分析 ,对界面反应的热力学进行了讨论。

陶瓷-金属二次部分瞬间液相连接接头残余应力分析

利用热弹塑性有限元方法,模拟分析了Si3N4陶瓷与Ni合金进行二次部分瞬间液相连接接头残余应力分布状态和中间层对此连接接头应力分布的影响。结果表明:在靠近连接界面附近的陶瓷外表面存在最大拉伸应力;有中间过渡层的接头应力出现大幅度的降低。分析认为:陶瓷与金属之间热膨胀系数的重大差异是导致残余应力的主要原因;采用中间过渡层能缓和接头的残余应力,提高接头强度。

12Cr1MoV与TP304H异种钢管的瞬态液相连接

采用铁基非晶中间层合金,在1220℃、3min、8MPa的工艺条件下进行了12Cr1MoV与TP304H异种钢管的瞬态液相连接,以扫描电镜(SEM)、能谱(EDX)分析了接头区组织与成分分布,并与氩弧焊接头进行了比较。结果表明,与氩弧焊接头不同,瞬态液相连接接头焊缝界面不明显,晶粒跨界面连续生长,基体元素沿焊缝区连续分布,无成分突变。瞬态液相连接接头拉伸时断在12Cr1MoV母材侧,弯曲180°未断,接头性能合格。

中间层厚度对H62黄铜精密构件瞬时液相连接的影响

瞬时液相(Transient Liquid Phase,TLP)连接是利用中间层材料与母材的冶金反应产生液相实现的,它可以弥补常规毛细钎焊的某些缺陷。文中采用Ag作为中间层进行了H62的瞬时液相连接,得到了性能优良的接头。试验结果表明:中间层厚度对瞬时液相连接质量影响很大。当Ag中间层厚度为6μm时,液相量合适,形成的少量液相在压力作用下填满钎缝,获得了良好的接头瞬时液相连接组织,同时实现了圆角尺寸的控制,减小了接头变形。