焊接温度对铝锂合金瞬间液相扩散焊(TLP)连接接头性能的影响

采用纯Cu箔作中间层,利用瞬间液相扩散焊(TLP)技术对2195铝锂合金进行连接,研究了焊接温度对铝锂合金TLP连接接头的显微组织形貌、元素扩散以及力学性能的影响。结果表明,随焊接温度升高,扩散更均匀,接头结合处组织更均匀,但焊缝区域会出现晶粒越粗大的现象,焊接温度对焊接接头区域的物相种类影响不大;显微硬度随焊接温度增加而下降,剪切强度随焊接温度增加先上升后下降,焊接温度为570℃时,剪切强度最大为108.6 MPa。

ZrCuNi中间层瞬间液相焊扩散连接纯钛TA2工艺研究

使用Cu、Ni纯金属箔厚度为0.01 mm,Zr纯金属箔厚度分别为0.01 mm、0.02 mm和0.03 mm的ZrCuNi中间层在880℃×30 min工艺条件下对TA2纯钛进行瞬间液相焊连接试验,研究了接头界面组织演化机理、中间层元素扩散作用及接头的力学性能。结果表明,接头界面组织由焊缝中心化合物层和两侧共析组织构成,在中间层Zr箔厚度为0.01 mm时,焊缝中心形成了厚度约10μm的连续带状(Ti,Zr)_(2)(Cu,Ni)金属间化合物,当Zr箔厚度提高到0.02 mm、0.03 mm时,焊缝中心形成含有(Ti,Zr)_(2)(Cu,Ni)化合物的共晶组织,共晶组织厚度先增加到80μm后降低到37μm。焊缝中(Ti,Zr)_(2)(Cu,Ni)化合物层维氏硬度在500 HV0.1以上,其厚度减小有助于提高接头强度,中间层Zr箔为0.01 mm时接头的剪切强度最高,平均值为207 MPa,裂纹沿焊缝中心化合物层和两侧共析组织扩展,断口具有韧窝特征和河流状花样,为韧性-脆性复合断裂模式,Zr箔厚度提高到0.02 mm、0.03 mm时,接头剪切强度分别为92 MPa和135 MPa,裂纹沿焊缝中心共晶组织扩展延伸,断口形貌显示的小平面解理特征是(Ti,Zr)_(2)(Cu,Ni)化合物断口的典型形貌。

用Ti/Ni/Ti多层中间层进行Si_3N_4陶瓷的部分瞬间液相连接

在１３２３Ｋ和０．１ＭＰａ压应力下用Ｔｉ／Ｎｉ／Ｔｉ多层中间层进行Ｓｉ３Ｎ４陶瓷的部分瞬间液相连接．测定了不同连接时间的接头四点弯曲强度，对连接界面进行了ＳＥＭ，ＥＤＸ和ＸＲＤ分析．结果表明：Ｔｉ和Ｎｉ相互扩散形成的液态合金与Ｓｉ３Ｎ４反应并浸润；液相区等温凝固后，形成Ｓｉ３Ｎ４／反应层／ＮｉＴｉ／Ｎｉ３Ｔｉ／Ｎｉ的过渡层连接；连接时间为７．２ｋｓ时，ＮｉＴｉ层已基本消失．分析了陶瓷部分瞬间液相（ＰＴＬＰ）连接的特征，提出了陶瓷ＰＴＬＰ连接参数优化的模型．

瞬间液相扩散焊与钎焊主要特点之异同

从焊接进程、凝固、氧化物的破碎、中间层与钎料的区别、接头组成、脆性相的形成与消除、压力的作用、接头强化机理等方面总结分析了瞬间液相扩散焊与钎焊的区别。强调指出了下述关键点 :(1)中间层的选取是获得两种不同焊接方法接头的首要前提 ;(2 )在钎焊中侧重点是润湿性 ,它是保证接头获得一定强度的首要前提与主要手段 ;(3 )在瞬间液相扩散焊过程中 ,除了润湿性之外 ,更为关注的是降熔元素的扩散。中间层中降熔元素向母材的持续扩散是TLP接合中液态区增宽、破碎氧化膜、等温凝固、均匀化现象的本质原因 ;

钨/316L不锈钢的瞬间液相扩散连接

采用Cu-5Ni（质量分数，％）合金箔为中间层，在加压15MPa、连接温度1120℃、保温10～360min的工艺条件下对纯钨／316L不锈钢进行瞬间液相扩散连接。利用OM、SEM、EDS和电子万能试验机等研究接头的微观组织、成分分布、力学性能及断口特征。结果表明：保温10和30min对应的接头组织由分界明显的富铁层和富铜层两层构成；保温时间增至180min时，接头组织中的富铜层变薄、变分散，而富铁层则变厚、且局部和不锈钢奥氏体晶粒粘接；当保温时间达到360min后，接头区和不锈钢母材较好地实现了组织与成分均匀化，钨母材中则形成2～3μm厚的Cr、Fe元素扩散带，接头抗剪强度达到213MPa，断裂失效主要发生在钨母材中。

Si_3N_4/Ti/Cu/Ni二次部分瞬间液相连接

在用Ti／Ni／Ti中间层进行Si3N4陶瓷部分瞬间液相连接试验的基础上,设计了Ti／Cu/Ni中间层，提出了二次部分瞬间液相连接的新方法认为二次部分瞬间液相连接能避免脆性Ni-Ti化合物层的形成，提高连接接头强度.

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 。

铝基复合材料的Al-Cu合金中间层瞬间液相扩散连接

采用Al-Cu合金作为中间层研究了铝基复合材料(Al_2O_(3P)/6061Al)瞬间液相扩散连接接头的组织与力学性能。研究结果表明,在Al-Cu/Al_2O_(3P)/6061Al接头中无明显的增强相偏聚区和增强相贫化区,且接头成分分布较为均匀;在Al-Cu合金中间层厚度30μm、连接温度600℃、连接时间30min条件下,接头抗剪强度为130-140MPa,较Cu/Al_2O_(3P)/6061Al接头抗剪强度提高45％。因此,采用Al-Cu中间层是改善铝基复合材料接头力学性能的有效途径。

陶瓷/陶瓷(金属)部分瞬间液相连接

根据Ｓｉ３Ｎ４／Ｔｉ／Ｎｉ／Ｔｉ／Ｓｉ３Ｎ４和Ａｌ２Ｏ３／Ｔｉ／Ｃｕ部分瞬间液相连接的实验结果，提出了描述部分瞬间液相连接过程和选择连接参数的模型以制备高强度耐热接头，并对模型的应用进行了阐述．选择最佳连接参数的方法为：（１）确定最佳反应层厚度；（２）选择靠近陶瓷的中间层厚度；（３）决定连接时间．

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。

Al-Si合金瞬间液相扩散连接接头组织与力学性能

采用扫描电镜、X射线衍射、能谱仪及电子拉伸试验机等测试方法研究了Cu箔作中间层瞬间液相扩散连接(TLP)Al-Si合金接头的组织和力学性能.结果表明,Al-Si合金基体中的Al元素与中间层Cu元素发生共晶反应形成液相,而合金中的Si对Al与Cu的相互作用有一定的阻碍.接头组织主要由α-Al、单晶Si及金属间化合物(CuAl2和Al4Cu9)组成,而金属间化合物的数量随连接时间的增加而减少.剪切试样沿着界面/基体处断裂.当温度为560℃时,随着连接时间的增加,接头抗剪强度先增大后减小,在120min时达到最大值70.2MPa;接头塑性和韧性提高,断口表面形貌由脆性特征转变为脆性和韧性共存的混合型断裂特征.

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。

Al_2O_(3P)/6061Al复合材料瞬间液相扩散连接

用纯金属作中间层TLP连接颗粒增强铝基复合材料,接头存在增强相偏聚区,是接头力学性能的薄弱区域。控制增强相偏聚区是改善接头力学性能的一种有效途径。文中尝试用Cu,Al金属复合中间层TLP连接Al2O3P/6061Al复合材料,探讨了其接头的显微结构和力学性能特点。结果表明,用Cu,Al金属复合中间层能够控制接头增强相偏聚,改善接头抗剪强度。在连接温度600℃,保温时间60 min的工艺条件下,10μm Al/10μm Cu/10μm Al复合中间层接头增强相偏聚明显下降,接头抗剪强度110 MPa;1.5μm Cu/10μm Al/1.5μm Cu复合中间层接头无明显的增强相偏聚,接头抗剪强度123 MPa。

铝基复合材料瞬间液相扩散连接接头的组织与力学性能

采用扫描电镜、能谱仪及电子拉伸试验机系统地研究了Cu、Ag作为中间层铝基复合材料瞬间液相扩散连接接头的组织与力学性能。根据组织结构特点接头可分为增强相偏聚区、增强相贫化区和母材区。增强相偏聚区的组织主要为Al2 O3颗粒和铝合金基体 ,并含有少量的MgAl2 O4 化合物 ,对于Cu中间层接头还含有少量的Al2 Cu化合物。连接温度、连接时间和中间层厚度对接头抗剪强度具有较明显的影响。在一定条件下 ,Cu、Ag中间层接头的抗剪强度分别为 82～ 99MPa和 86～ 10 9MPa。增强相偏聚区是接头最薄弱的区域 ,减少增强相的偏聚是进一步改善接头力学性能的重要途径。

TiNi形状记忆合金与不锈钢瞬间液相扩散焊工艺研究

采用AgCu中间过渡层,研究了连接温度、保温时间和连接压力对TiNi形状记忆合金与不锈钢瞬间液相扩散焊接头剪切强度的影响规律。本实验条件下连接温度为860℃,保温时间为60min,连接压力为0.05MPa时接头剪切强度最大为239.4MPa。通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)研究了最佳工艺参数下接头的元素分布和相组成,结果表明:接头生成了TiNi2,TiFe和Ti3Ni4等金属间化合物,从而影响接头性能。

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 %。

瞬间液相焊非晶铜基钎料的制备及其性能研究

利用液态单辊急冷法制备用于铜及铜合金瞬间液相焊非晶铜基钎料——Cu68.5Ni15.7P6.5Sn9.3。制得的非晶铜磷钎料薄带具有良好的韧性,可以冲压成各种形状,钎焊工艺性能优良。将该钎料在4种钎焊温度(660℃、670℃、680℃、690℃)和3种保温时间(5 min、10 min、15 min)下与紫铜进行真空钎焊。结果表明,用非晶Cu68.5Ni15.7P6.5Sn9.3钎料焊接的接头有较高的强度。

铝基复合材料的瞬间液相扩散连接试验

分别采用Cu箔和Cu膜作为中间层,在853 K保温情况下进行了S iC颗粒增强铝基复合材料的瞬间液相扩散连接试验.用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和拉伸试验机研究了表面状态、保温时间和压力对接头显微组织和性能的影响.结果表明:合适的压力和中间层厚度能有效改善接头的组织和力学性能,接头剪切强度随保温时间延长而提高.表面状态对接头强度有较大影响.采用Cu膜作中间层由于没有氧化膜的影响,可以获得更好的接头性能,在加2 M Pa压力,853 K保温120 m in连接时接头剪切强度可达169.1 M Pa,约为母材强度的81.7%.

SiC_w/6061Al铝基复合材料粉末夹层瞬间液相扩散焊接工艺

采用质量比为2∶1的铝铜混合金属粉末作为中间夹层,通过TLP扩散焊接工艺焊接了SiCw/6061Al铝基复合材料。结果表明,在真空度为1.33Pa、焊接预紧力20MPa的条件下,最佳工艺参数为:焊接温度620℃,保温时间60min。采用扫描电镜研究了焊缝的微观组织,发现较低温度下焊缝存在较多的孔洞。用电子探针分析焊缝周围元素分布,结果表明,在焊缝处富集较多的氧元素和镁元素。这是因为基体铝合金中的镁与铜粉颗粒表面的氧化铜以及焊接工件表面的氧化膜(Al2O3)发生置换反应,生成细小的MgO和Al2MgO4颗粒。该反应有利于减小氧化膜的影响,提高接头强度。