Mg/Cu接触反应钎焊中共晶液相的产生及铺展行为的研究

研究Mg/Cu接触反应共晶液相产生的方向性以及共晶液相在Mg、Cu基体表面的铺展行为,揭示了加热温度和保温时间对共晶液相在铜基体表面铺展面积的影响规律。结果表明,Mg-Cu共晶液相优先在Cu/Mg扩散偶的镁一侧形成,其与基体存在润湿铺展和晶间渗透两种作用,其中共晶液在铜基体上以润湿铺展为主,而在镁基体上以晶间渗透为主。加热温度520℃、保温时间超过15 min时,Cu/Mg扩散偶共晶液相开始在铜基体表面铺展,随着保温时间的延长,铺展面积呈现先快速增加后慢速增加的变化规律。随着加热温度的升高,Cu/Mg扩散偶共晶液相在铜基体表面的铺展面积呈现先增加后减小的变化规律。

Al/Cu接触反应钎焊中反应铺展现象和氧化膜行为

本文比较详细地讨论了和Al有共晶反应的金属颗粒在Al表面的反应铺展的过程和实质,在此基础上对Al/Cu接触反应钎焊中的Al表面氧化膜行为和接头形成机制进行了研究和探讨。

接触反应法解决铝/不锈钢钎焊的缺陷及脆性

为满足不锈钢电加热餐具生产的需要,提出采用接触反应钎焊的方法实现复合电热餐具的铝热管与铝板、铝板与不锈钢板结构的高致密连接.研究表明:Si中间层介质与铝基体之间的共晶反应所产生的Al-Si共晶液相,能够将铝加热管与铝板、铝板与不锈钢板大面积结构致密地连接在一起;接触反应钎焊初期存在Al/Si固相扩散反应的液相反应萌生,该过程与加热阶段Si的固态扩散、液相层扩展和成分均匀化共同构成接触反应钎焊接头成缝过程;接触反应钎焊初期液相反应萌生以Al/Si固相界面的扩散为主要控制过程,其受控干Si向Al基体内的固相扩散速率,液相层的扩展和成分均匀化受控于Al在Al-Si液相中的扩散速率,是液相产生的主要阶段;接触反应钎焊依靠反应液相层的阻隔延迟效应,限制了铝/不锈钢异种材料间脆性化合物的生成,使得反应层薄,钎缝强度高.

铝接触反应钎焊的成缝行为

接触反应钎焊 (CRB)利用中间层材料与母材的冶金反应产生液相实现连接 ,因此可以弥补常规毛细钎焊工艺的某些不足。本文采用Si作为中间层介质进行了铝的接触反应钎焊 ,并得到良好的接头。在此基础上 ,采用经典扩散理论对接触反应钎焊过程中Si中间层的液化及钎缝液相层的形成过程进行了理论分析和计算。结果表明 ,中间层的液化是一个以秒为数量级来衡量的瞬时过程 ;随着中间层厚度的增厚 ,液化时间也逐渐增长 ;而钎焊温度对中间层的液化时间没有明显的影响。同时对钎缝液相层厚度与保温时间之间的定量关系计算结果表明 ,保温时间越长 ,中间层液相的厚度越大 ,并且温度越高 ,增长的趋势越大 ;钎焊温度越高 。

铝/铜高频感应接触反应钎焊

对铝/铜异种金属接头的高频感应接触反应钎焊工艺进行了研究,在非真空条件下借助钎剂的去膜作用,实现了铝和铜的连接,并根据钎剂去膜过程和对接头力学性能的影响规律优化了钎剂组分.同时借助扫描电镜和能谱分析等分析手段,详细分析了接头的界面结构与物相组成.结果表明,试验中配制的钎剂65%ZnCl2+10%NaCl+25%NH4Cl钎焊效果较好,钎缝厚度约为80μm,钎缝主要由铝基固溶体和化合物Al2Cu弥散相组成,有大量的Zn元素和Na元素扩散进入钎缝,接头抗剪强度可以达到58 MPa.

接触反应钎焊中间层材料的选择原则——接触反应共晶液相产生的方向性

以Al/Cu ,Al/Si接触反应偶为例 ,研究了不同基体与反应材料组合下 ,共晶液相的产生及其铺展行为。结果表明 :Al/Cu ,Al/Si接触反应偶中共晶液相的产生具有明显的方向性—优先在Al侧产生 ,这是扩散偶之间的互扩散系数不等所造成的必然结果。而在接触反应钎焊的中间层材料选择过程中 。

复合层对Al接触反应钎焊过程及接头性能的影响

研究了Cu ,Zn复合层对Al接触反应钎焊过程和接头质量的影响规律。Cu和Al形成共晶液相破坏了Al表面氧化膜 ,促使Cu Zn包晶液相和Al Zn Cu共晶液相在Al表面润湿。结果表明 ,采用复合层进行Al接触共晶反应钎焊时 ,Cu和Zn厚度比例合适 。

铝合金/铜/不锈钢接触反应钎焊及晶界渗透行为分析

在Al/Cu接触反应钎焊接头中易出现晶界渗透.为此,通过6063铝合金/镀铜层/1Cr18Ni9Ti不锈钢的接触反应钎焊获得晶界渗透形貌,并对晶界渗透机理进行了初步探讨.结果表明,Al/Cu之间的晶界渗透现象十分显著,在接触反应钎焊温度为570℃,保温时间为60 min时,晶界渗透深度达到了200μm左右;原子向晶界扩散是产生晶界渗透的必要条件,但不是充分条件,产生晶界渗透的关键因素在于晶界与基体原子互扩散通量不等,促使空位向晶界迁移,大量空位向晶界迁移的结果造成晶界出现极其微小的沟槽直至产生细微裂纹,在毛细管力作用下,共晶液相被吸入显微沟槽,从而形成晶界渗透;1Cr18Ni9Ti不锈钢一侧界面反应层由Fe-Al金属间化合物构成,与之相邻区域主要含Cu-Al金属间化合物,焊缝组织由Al-Cu共晶及大块状铝的固溶体组成.

Ti/Cu/Ti接触反应钎焊微观组织分析

采用Cu作为中间层进行了Ti的真空接触反应钎焊,接头在SEM扫描电镜和光学显微镜下进行微观分析。研究结果表明,Ti/Cu/Ti接触反应钎焊是一个非常剧烈的过程,在900℃、180 s的参数下反应层宽度已达到毫米级。反应区中从Ti侧到Cu侧,微观组织依次为β-Ti(Cu)固溶体、Ti-Cu化合物、Cu(Ti)固溶体。同时发现同一条件下的上、下侧反应区与母材界面形貌各异,分别为直线状和弯曲状。断裂主要发生在Ti侧β-Ti(Cu)固溶体区。

采用冷喷涂铜涂层做中间层的镁合金与钢共晶接触反应钎焊工艺及接头性能

采用厚度为50μm的冷喷涂铜涂层作为中间层,研究了连接温度和保温时间对AZ31B镁合金/钢异种金属接触反应钎焊接头剪切强度的影响规律.通过金相显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度和剪切强度试验,研究了AZ31B镁合金/钢钎焊接头界面微观组织和力学性能.结果表明,当连接温度为530℃,保温时间为60 min时,接头抗剪强度达到最大值36.9 MPa.AZ31B镁合金/钢钎焊接头界面反应产物主要为Mg2Cu,α-Mg固溶体和Mg-Cu-Al三元相.Mg-Cu-Al三元相的尺寸和分布,以及08F钢侧是否存在Mg2Cu共晶相共同决定了接头的强度.由钎焊接头断口可知,最佳工艺参数下断裂方式为脆性断裂与韧性断裂的混合方式.

6063铝合金接触反应钎焊接头组织及晶界渗透行为研究

采用Cu箔及Cu箔-Mg粉-Cu箔作为反应层材料,在特定的工艺参数条件下,对6063铝合金进行了真空接触反应钎焊试验,初步分析探讨了钎缝微观组织结构和晶界渗透现象。研究结果表明,单层Cu箔形成的钎缝组织由α-Al固溶体和CuAl_2金属间化合物构成,晶界渗透现象较为严重:使用Cu箔-Mg粉-Cu箔形成的接头组织由Al(Mg,Cu)固溶体、CuAl_2二元金属间化合物、复杂三元金属间化合物及Al_2MgO_4构成,接触反应层中加入Mg粉,晶界渗透出现滞后现象。

Al合金接触反应钎焊接头力学响应及中间层厚度的确定

接触反应钎焊是目前常用的材料连接方法。为了合理选择中间层材料的厚度 ,本文以Si作中间层接触反应钎焊LF2 1铝合金为例 ,采用有限元 (FEM )模拟的办法 ,对不同宽度的钎缝对外加拉伸载荷的力学响应过程进行了数值模拟。结果表明 ,钎缝对外载荷的力学响应的应力集中区位于接头表面的钎缝与基体的界面处 ;且最大应力值与外载荷呈线性关系。即钎缝对外载荷的力学响应的实质是对外载荷的线性放大 ,因此本文将此放大系数定义为钎缝的力学响应因子。随着钎缝宽度的增加 ,其力学响应因子增大 ,钎缝的承载能力降低。在试验证明FEM计算结果的可靠性的基础上 ,给出了Si为中间层进行LF2 1铝合金接触反应钎焊时 ,其合适的钎缝宽度范围是 5 0～80 μm。最后本文根据相图对相应的Si中间层厚度进行了理论计算 ,得到Si中间层的厚度范围为 6 .6～ 10 .0

接触反应钎焊技术研究进展

综述了国内外关于接触反应钎焊工艺试验和连接机理的研究进展,介绍了钎焊温度、保温时间、中间层厚度和连接压力对同种和异种材料接触反应钎焊接头性能的影响,认为中间层材料的选择对于保证异种材料接触反应偶中共晶液相的产生及控制其方向性非常重要。基于接触反应钎焊连接机理动力学模型,将钎焊界面形成过程分为固相点接触扩散阶段、液相产生阶段、液相扩散阶段、等温凝固阶段和残余液相析出阶段,总结了各个阶段的特点。对接触反应钎焊技术的研究趋势进行了预测,认为一些新型中间层材料及中间层制备技术的研发有助于拓展接触反应钎焊技术的应用。该方法的连接机理的数学模型和数值模拟技术还需要进一步研究和探讨。

精密波导件接触反应钎焊连接技术

对毫米波器件在惰性气体保护下的接触反应钎焊进行了研究。分析了影响钎焊质量的工艺因素及应采取的措施。运用所研制的工艺，可以保证毫米波器件的各项精度指标，并达到电气性能的要求。

铝合金与不锈钢接触反应钎焊接头微观组织分析

采用Ag-Ni复合镀层,在钎焊温度580℃,保温时间1～20min的条件下,对6063铝合金与1Crl8Ni9Ti不锈钢进行了接触反应钎焊试验,初步分析了接头的微观组织及镀Ni层的作用效果。结果表明,在钎焊时间较短时,钎缝主要由Al(Ag)固溶体与Ag-Al化合物构成;钎焊时间超过20min,Ag-Al化合物含量显著增加,镀Ni层对防止生成Al-Fe脆性金属间化合物的作用效果减弱。

Ni夹层AZ31B/Cu异种材料接触反应钎焊接头组织及性能分析

采用Ni箔作为中间层,对AZ31B/Cu异种金属进行接触反应钎焊试验。对不同工艺参数下所得接头扩散区的组织及性能进行研究,从而找出最佳工艺参数范围。结果表明:当500℃×30 min时,焊接接头组织致密,界面接触良好,接头扩散区由Cu侧灰白色化合物层、层片状共晶组织层和深灰色Mg基体扩散层组成;当焊接温度500℃保温10~30 min时,焊合效果良好,无冶金缺陷;随着保温时间的延长,接头界面区主元素互扩散能力和扩散区宽度均升高;不同保温时间下钎焊接头的显微硬度分布规律基本一致,从Cu侧到Mg基体均呈先增后减的变化趋势,且接头扩散区的显微硬度明显高于两侧母材。

LD30铝合金接触反应钎焊的试验研究

试验研究了铜层厚度对LD30/Cu接触反应钎焊钎缝组织和性能的影响。结果表明:铜层过薄,共晶反应生成的液相量太少,未能填满缝隙,接头有空洞出现;铜层过厚,共晶反应生成的液相量太多,在钎缝区形成较多的Al-Cu化合物脆性相。这两者都会削弱钎缝的强度。因此,要得到理想的钎焊接头,必须合理调整铜层厚度及钎焊工艺参数。

Ti/Cu/Ti接触反应钎焊溶解机理

采用Cu作中间层进行Ti的接触反应钎焊。研究了初始液相形成机理,液相区宽度与工艺参数之间的关系。结果表明,随着钎焊温度或保温时间的增加,液相区的宽度也随之增加,温度或时间的微小变化对液相区都会产生很大的影响,并且液相区的宽度在其它条件不变的情况下,与保温时间的关系符合平方根定律。理论计算的液化时间与试验结果接近。

镁合金与钢接触反应钎焊工艺研究

采用厚度为30μm的纯Cu箔作为中间层接触反应钎焊AZ31B镁合金和Q235钢,研究加热温度和保温时间对AZ31B镁合金/Q235钢钎焊接头微观组织和力学性能的影响。结果表明,在有效的工艺参数条件下,接头界面反应区产物主要为Mg固溶体、Mg_2Cu、Al Mg;加热温度为570℃,保温时间为30 min时,钎焊接头抗拉强度达到最大值122.6 MPa,加热温度和保温时间过高或过低,均导致抗拉强度下降,加热温度570℃,保温时间为30 min时钎焊接头断裂方式为典型的韧性断裂。

6063铝合金/Al-Si/Ni/不锈钢接触反应钎焊微观组织分析

采用Al-Si共晶（12wt%Si）体作为钎料、在不锈钢上镀镍层,在特定的工艺参数下,对6063铝合金和不锈钢进行接触反应钎焊。借助扫描电镜（SEM）、能谱分析（EPMA）及光学显微镜对界面区微观组织和工艺参数对镀Ni层的影响进行初步分析与探讨。结果表明：界面区组织主要由Al-Si固溶体、Al-Si共晶相和少量的Fe-Si-Al金属间化合物组成;当保温时间为5-15 min时镀Ni层变化不大,当保温时间为30 min时镀Ni层已明显变薄,因此随着保温时间的延长镀Ni层会逐渐变薄甚至完全消失,这时镀Ni层对原子之间相互扩散的阻挡作用会减弱甚至完全消失,所以合理的保温时间为5-15 min。