钎焊温度对BNi-2非晶钎料钎焊1Cr18Ni9Ti不锈钢组织和性能的影响

采用BNi-2非晶钎料成功钎焊了1Cr18Ni9Ti不锈钢,通过扫描电子显微镜及能谱仪对不同钎焊温度下钎焊接头的界面微观组织进行了表征及分析,并对钎焊接头的抗剪强度进行了测试,探究了钎焊温度对接头界面组织及力学性能的影响.结果表明钎焊接头的界面微观组织从钎缝中心到母材可以被分为3个区域,钎焊温度为1050℃时钎缝区主要为Ni基固溶体+Cr-B相,扩散区分布有Fe-Ni固溶体及细小条状的σ-FeCr相,晶间渗入区中奥氏体晶间处分布着σ-FeCr相及Cr-B相.随着钎焊温度的升高,B元素扩散速度不断加快,Cr-B相的晶间渗入程度加剧;钎缝中心的块状Cr-B相逐渐减小直至1150℃时消失,钎缝区组织均匀化.在温度的作用下,钎缝宽度呈现先减小后增大的趋势.而接头的抗剪强度呈先上升后下降的趋势;最大抗剪强度出现在1050℃时,约265 MPa;而接头的断裂形式主要以韧性断裂为主.利用阿伦尼乌斯方程得到了B原子的扩散活化能为8.18×10^(4)×nJ/mol,n为时间指数.

Ti_(43.76)Zr_(12.50)Cu_(37.49-x)Ni_(6.25)Co_(x)非晶钎料真空钎焊TC4钛合金/316L不锈钢

根据双团簇模型设计并制备了Ti-Zr-Cu-Ni-Co系非晶钎料,用于真空钎焊TC4钛合金和316L不锈钢,分析了钎料中Co元素含量对钎焊接头界面微观组织形貌、力学性能及断裂行为的影响规律.结果表明,钎焊接头可划分为TC4/扩散区(Ⅰ区)/钎缝中心区(Ⅱ区)/界面区(Ⅲ区)/316L,界面典型微观组织结构为TC4/β-Ti+Ti_(2)Cu/(Ti,Zr)_(2)(Cu,Ni)+Ti_(2)Cu+Ti_(2)(Cu,Ni)+TiFe/(Fe,Cr)_(2)Ti+α-(Fe,Cr)+τ+γ-(Fe,Ni)+σ/316L,随着Co元素含量的增加,接头剪切强度先升高后降低再升高,当Co元素含量为1.56%时达到最大310 MPa,不添加Co元素时,接头断裂于钎缝中心区(Ⅱ区);当Co元素含量为1.56%~6.24%时,接头断裂于靠近316L母材的界面区(Ⅲ区)附近,断裂模式为典型的解理断裂.

保温时间对BNi-2非晶钎料钎焊1Cr18Ni9Ti不锈钢接头组织和性能的影响

对不同保温时间下1Cr18Ni9Ti不锈钢/非晶BNi-2/1Cr18Ni9Ti不锈钢钎焊接头的界面组织演变及力学性能进行探究,为制造高可靠接头提供理论支持。采用BNi-2非晶钎料箔片,在1000℃不同保温时间下进行1Cr18Ni9Ti不锈钢的真空钎焊,通过SEM和EDS等表征手段分析了接头中钎料与母材之间的作用机理,对接头的抗剪强度进行评价并分析其断裂机理,探究不同保温时间下钎焊接头界面组织演化和力学性能变化规律。钎缝的主要成分为Ni(s,s)+CrB。随保温时间的增加,钎缝宽度不断减小,CrB的晶间渗入程度加剧,接头的抗剪强度先升后降,保温时间为10 min时获得最大值248 MPa。保温时间较短时,焊缝中存在的大块CrB相为裂纹源,呈脆性断裂;延长保温时间,大块CrB变得细小,断裂位置变为扩散区,呈韧性断裂,强度提高;当时间进一步延长,大量CrB渗入母材,母材成为薄弱区,断裂于晶间渗入区,呈脆性断裂。BNi-2非晶钎料可实现1Cr18Ni9Ti不锈钢的真空钎焊,通过改变保温时间可以调控钎料中B元素的过渡行为,进而调控焊缝组织,从而获得最佳性能接头。

非晶钎料国内外研究进展及应用

非晶钎料是非晶合金应用新代表,具有成分均匀、材质纯净的独特优点,受到国内外焊接工作者的高度关注。本文主要对近十年国内外有关非晶钎料的研究报道进行综述。首先,对国内外非晶钎料在焊接领域的研究报道进行概述;其次,对镍基、钛基、锆基、铜基、铁基、锡基、钴基、铝基八类非晶钎料的最新研究进行详细归纳、总结,并简要介绍非晶钎料在高尔夫球具、偏滤器、散热器等关键构件领域的实际应用;最后,指出非晶钎料研究目前存在的不足,同时展望非晶钎料未来发展方向,为钎焊领域相关研究和技术发展提供理论指导和参考信息。

钨/低活化钢钎焊用铁基非晶钎料与接头微结构

为了连接W和CLF-1 RAFM钢,设计出由低活化元素组成的Fe-B-Si、Fe-B-Si-Sn、Fe-B-Si-Cr-(Sn)、Fe-B-Si-P-(Cr,Sn)、Fe-B-Si-Mn-(Ga,Sn)和Fe-B-Si-(Cr,Mn,Ga,Ta,Sn)系列Fe基非晶钎料,结合熔体快淬技术制备出非晶合金箔带,并对W/CLF-1 RAFM钢接头微结构进行了对比研究。采用X-射线衍射仪对箔带样品与焊缝进行了相鉴定;通过差热分析测量了非晶箔带的熔化温度和液相线温度;利用光学金相和电子探针分析了焊缝组织形貌和元素分布。结果表明,利用Fe-B-Si、Fe-B-Si-Cr和Fe-B-Si-Mn-Sn非晶钎料可获得结构完整的W/CLF-1钢接头;前两种钎料得到的焊缝组织基体相为α-Fe固溶体,而含Mn钎料形成的焊缝基体为马氏体组织;在高温钎焊过程中,这些Fe基非晶钎料中的高B含量促使FeWB、FeW2B2和Fe3B型金属间化合物在焊缝中形成,并有效地阻止了W元素向低活化钢基体长程扩散。所设计的低活化Fe基非晶钎料可用于W和低活化钢的连接和接头性能研究。

Ti40Zr25Ni15Cu20非晶钎料钎焊Si_3N_4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。

含锆Cu-P基非晶钎料钎焊紫铜接头的连接强度及微观组织

采用CuP7.7Sn5.4Ni14Si0.2Zr0.04非晶和常规钎料钎焊紫铜,分析了钎料和接头的微观组织及钎焊工艺对接头强度的影响.结果表明,相对于非晶钎料,常规钎料对钎焊工艺的敏感性更大;在相同的试验条件下,采用非晶钎料钎焊的接头强度比常规钎料提高30%以上;非晶钎料看不到明显的相结构,而常规钎料主要由初生(Cu,Ni)3P+(α-Cu+Cu3P)共晶+(α-Cu+Cu3P+δ)共晶组成;非晶钎料接头扩散区和界面区主要是α-Cu固溶体,钎缝中心区主要为α-Cu+(Cu,Ni)3P+(α-Cu+Cu3P)共晶+(α-Cu+Cu3P+δ)共晶的混合组织.

Zr−Cu−Ni−Al非晶钎料钎焊TiAl合金/316L不锈钢接头的界面特征

采用Zr−50.0Cu−7.1Ni−7.1Al(摩尔分数,%)非晶钎料钎焊TiAl合金/316L不锈钢,并针对钎焊时间和温度对接头界面显微组织与剪切强度的影响进行研究。钎缝由两个扩散层和一个中间的残留钎料层组成。TiAl合金/316L不锈钢钎焊接头的典型结构为:TiAl合金母材/α2-(Ti3Al)/AlCuTi/残留钎料层/Cu9Zr11+Fe23Zr6/Laves-Fe2Zr/α-(Fe,Cr)/316L不锈钢母材,在残留钎料层和α-(Fe,Cr)层之间存在不连续的脆性Fe2Zr Laves相。钎焊参数为1020℃、10 min时接头剪切强度达到最大值129 MPa。α2-(Ti3Al)相和α-(Fe,Cr)相的生长激活能分别为−195.769和−112.420 kJ/mol,其扩散常数分别为3.639×10^(−6)和7.502×10^(−10)μm^(2)/s。断口分析结果显示,裂纹在Fe2Zr层中萌生,然后向残留钎料层扩展,断口呈现脆性断裂特征且在断口表面检测到Fe2Zr Laves相。

Cu-P基非晶钎料钎焊机理

采用CuP7.7Sn5.4Ni14Si0.2Zr0.04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,CuP7.7Sn5.4Ni14Si0.2Zr0.04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,晶态钎料和非晶钎料钎焊接头界面区和扩散区不断增大,母材热影响区和钎缝中心组织也不断粗化,过高的钎焊温度或过长的保温时间,均会使界面区出现脆性相,但非晶钎料这种影响要小得多;在相同条件下,非晶钎料和母材的相互作用明显比相应的晶态钎料剧烈,其钎缝界面区较为均匀、连续,钎缝中心组织要明显均匀、细小.

Ti-Zr-Ni-Cu非晶钎料钎焊Si_3N_4陶瓷的连接强度

采用Ti40Zr25Ni15Cu20非晶钎料钎焊Si3N4陶瓷,研究钎焊工艺参数对界面反应层和接头连接强度的影响。结果表明:随着钎焊时间的增加和钎焊温度的提高,接头弯曲强度都表现出先上升后下降的趋势;钎焊工艺参数对连接强度的影响主要是由于影响反应层厚度所致;在相同钎焊工艺条件下,采用Ti40Zr25Ni15Cu20非晶态钎料和晶态钎料相比,其接头连接强度提高了84%。

TiZrCuB非晶钎料钎焊Si_3N_4陶瓷的研究

采用TiZrCuB非晶钎料钎焊Si3N4陶瓷,研究了钎料成分、钎焊工艺对接头强度和界面结构的影响.研究结果表明:钎料成分和钎焊工艺对接头室温连接强度有明显影响,在相同钎焊条件下,采用非晶钎料钎焊接头的室温强度比同成分的晶态钎料提高35%;对于TiZrCuB钎料,合金元素Ti的活性大于Zr,接头界面反应层由两部分组成,紧靠陶瓷一侧为TiN层,其余为Zr-Si和Ti-Si化合物层,界面反应层厚度对连接强度的影响存在一最佳值;Ti40Zr25CuB0.2非晶钎料钎焊Si3N4陶瓷接头的高温强度随测试温度升高而降低,当测试温度高于573 K时,其强度急剧下降.

TiZrCuB非晶钎料性能及在Si_3N_4陶瓷上的润湿性研究

设计并制备了TiZrCuB 4种急冷箔带钎料,对比研究了其性能和在Si3N4陶瓷上的润湿性.结果表明:Ti30Zr25B0.2Cu,Ti35Zr25B0.2Cu,Ti40Zr25B0.2Cu和Ti45Zr25B0.2Cu 4种急冷箔带钎料的结构均为非晶;与同成分的晶态钎料相比,非晶钎料的液固相线温度均降低,且熔化温度区间变窄;活性元素Ti含量、钎焊工艺对钎料在Si3N4陶瓷上的润湿性有明显影响;在试验范围内,Ti40Zr25B0.2Cu钎料的润湿性最好;在相同钎焊工艺参数下,同成分的非晶钎料和晶态钎料相比,其润湿性明显提高.

含硼Cu-P基非晶钎料钎焊紫铜接头的连接强度及微观组织

采用CuP7.7Sn5.4Ni14Si0.2B0.03非晶和常规钎料钎焊紫铜接头,研究了钎焊工艺对连接强度的影响,分析了钎焊接头的微观组织.研究结果表明:钎焊工艺对CuP7.7Sn5.4Ni14Si0.2B0.03常规与非晶钎料钎焊接头的强度均有明显影响,同样条件下,钎焊温度的影响更大;非晶钎料钎焊接头的剪切强度始终高于常规钎料;CuP7.7Sn5.4Ni14Si0.2B0.03非晶钎料钎焊接头扩散区和界面区主要是α-Cu固溶体组织,钎缝中心区主要为α-Cu+(Cu,Ni)3P+(α-Cu+Cu3P)共晶+(α-Cu+Cu3P+δ)共晶的混合组织;CuP7.7Sn5.4Ni14Si0.2B0.03钎焊接头断裂界面处存在大量的Cu-P,Ni-P,Cu-Sn等脆性相,因此,减少脆性化合物的数量有助于提高钎焊接头强度.

非晶钎料加铜层连接Si_3N_4陶瓷的高温强度

采用TiZrCuB非晶钎料和铜箔中间层连接Si3N4陶瓷,研究了钎料成分、中间层厚度和测试温度对接头高温强度的影响,分析了接头的强化机理.结果表明,随测试温度的升高,接头强度总体呈现先降低后升高的现象.在测试温度为773 K时,接头抗弯强度最低为135 MPa;但当测试温度升高致1 123 K时,接头抗弯强度达到230 MPa.通过插入铜中间层使界面反应层仅剩下连续致密的TiN层,脆性的Ti-Si化合物层被推向焊缝中心并细化呈颗粒状,这使接头室温强度和高温强度明显提高.

采用Fe基非晶钎料钎焊W-Cu复合材料界面组织与弯曲强度

采用Fe-Si-B系非晶钎料,钎焊温度1 060℃,保温30 min,真空度优于4×10^(-3)Pa时可实现W-Cu合金的真空钎焊连接,并对钎焊界面的微观组织、显微硬度、弯曲强度、元素分布及物相组成等进行分析。结果表明,钎焊连接界面致密,钎缝基体为Cu,Si,B等在Fe中的固溶体相,钎缝新生相为Fe基体上分布细密的α-Fe(W)相。钎缝显微硬度高于两侧母材,钎缝中主要为α-Fe(W)及FeCu_4,Fe_(0.9)Si_(0.1)及Cu_3Si。W-Cu复合材料钎焊接头的抗弯强度达到482 MPa,断面表现为解理断裂与韧性断裂的复合断裂形态。韧性断裂主要发生于钎缝与Cu组元的结合部位,而解理断裂发生于钎缝与W相的结合部位。

Ti-Zr-Ni-Cu非晶钎料在Si_3N_4陶瓷上的润湿性研究

针对Si3N4陶瓷的高温活性钎焊要求,设计了高温Ti-Zr-Ni-Cu非晶钎料成分,并采用单辊急冷法成功制备了Ti-Zr-Ni-Cu非晶钎料。对比分析了相同成分的Ti-Zr-Ni-Cu非晶和晶态钎料在Si3N4陶瓷表面的润湿情况。结果表明:在低真空条件下,晶态钎料能够润湿Si3N4陶瓷,非晶钎料却因完全氧化而失效。在5×10-3Pa高真空条件下,非晶钎料的润湿性优于晶态钎料,在研究的Ti-Zr-Ni-Cu非晶钎料中,Ti40Zr25Ni15Cu20非晶钎料对Si3N4陶瓷的润湿性最佳。

用非晶钎料加铜层连接Si_3N_4的界面结构与强度

采用TiZrCuB非晶钎料和铜箔中间层连接Si3N4陶瓷,研究了钎料成分和铜箔厚度对接头界面结构和抗弯强度的影响.结果表明,采用Ti40Zr25CuB0.2非晶钎料和70!m铜箔中间层,在1 323 K×30 min和0.027 MPa压力下连接Si3N4陶瓷,其接头抗弯强度最高为241 MPa;Si3N4陶瓷连接接头界面反应层为TiN,界面微观结构为Si3N4/TiN/Ti-Si+α-Cu+Ti-Zr+Cu-Zr;改变中间层厚度可以调整反应层的结构和厚度;随铜箔厚度增加,Ti-Si化合物层逐渐脱离TiN层被推向钎缝中心并细化呈颗粒状.

Cu_(87.6-x)Ni_(8.3)Sn_(4.1)P_x非晶钎料焊接态相分析

用X射线衍射法对Cu_(87.6-x)Ni_(8.3)Sn_(4.1)P_x四元非晶钎料焊接状态相结构作了定性分析,发现除了含有类似于Cu-Ni-P三元非晶系焊接态存在的α-Cu,Cu_3P和镍磷化合物Ni_xP_y之外,还存在Ni_3Sn和富铜的铜锡化合物Cu_xSn_y,随磷含量增加,所形成的Ni_xP_y中的y/x比值依次下降。此外,对照晶化状态的平衡相结构,发现钎接状态下的Ni_xP_y均为中间亚稳相。

一种钎焊Si_3N_4陶瓷的高温非晶钎料

此发明属于钎焊材料技术领域。涉及一种钎焊Si3N4陶瓷的高温非晶钎料，更具体地说是涉及一种Ti-ZrCu-B高温活性非晶钎料。

钎焊TA2/Q235用Zr-Ti-Ni-Cu非晶钎料研究

本文针对钎焊温度高于882.5℃发生α-Ti向β-Ti相变,组织粗化,性能降低问题,采用正交试验优化钎料成分,得到二种成分熔点较低的Zr-Ti-Ni-Cu非晶钎料。利用快速冷凝设备制备钎料箔,实施对TA2/Q235的高频感应钎焊。结果表明,采用正交试验优化出的非晶钎料为Zr52Ti22Ni18Cu8和Zr52Ti24Ni16Cu8,钎料完全熔化的温度低于800℃,满足TA2钛不发生相变的钎接温度要求。钎接接头由钎缝区、钎缝与钛基材反应层及钎缝与钢基材结合层三部分组成。钎缝为方向性较强的粗大的Ti(Fe、Zr)固溶体枝晶,与TA2母材间存在反应层,与钢的结合区为Fe、C、Ti形成的亚稳态化合物组织。在钎接温度800℃,加热电流25 A,加热时间15 s,保温时间15 s条件下,获得的钎接接头剪切强度最高达到149 MPa。