Mechanism of interaction relation between the rare-earth element Ce and impurity elements Pb and Bi in Ag-based filler metal

The mechanism of interaction relation between the rare-earth element Ce and elements Pb and Bi in Ag-based filler metal has been studied. The results show that the compounds CePb and CeBi with high melting point can be easily produced between these three elements in the filler metal, which greatly limited the formation of the isolated phase Pb or Bi and also eliminated the bad effect of impurity elements Pb and Bi on the spreading property of Ag-based filler metal. The metallurgical and quantum-mechanical bond formation analysis show that a strong chemical affinity was existed between the rare-earth element Ce and impurity elements Pb and Bi, which was proved by the XRD analysis results.

Ag含量对硬质合金/钢钎焊接头组织与性能的影响

为研究不同Ag含量对硬质合金/钢异质金属高频钎焊接头组织与性能的影响,分别采用BAg50CuZnCd(Ag50)、BAg40CuZnCdNi(Ag40)、BAg30CuZnCd(Ag30)钎料对YG16/35CrMo异质金属进行了高频钎焊,并采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)并结合能谱分析(EDS)对接头的显微组织及物相进行了观察,采用显微硬度仪和拉伸试验机对不同接头显微硬度及剪切性能进行了检测和对比分析。结果表明,采用不同Ag含量的Ag基钎料均实现了硬质合金/钢异质金属的高频钎焊连接,钎料润湿铺展效果较好。Ag50钎料接头焊缝主要由(Ag(s,s)+Cu(s,s))共晶组成,Ag40钎料接头焊缝组织主要由块状Cu(s,s)及(Ag(s,s)+Cu(s,s))共晶组织组成,且随着Ag含量的持续降低,块状Cu(s,s)含量增多。接头显微硬度表明,由于采用Ag基钎料钎焊温度较低,硬质合金与钢母材受热影响较小,显微硬度变化不大。但随着Ag含量的降低,焊缝中心块状Cu基固溶体含量的增加,显微硬度也随之提升。Ag50与Ag40钎料接头剪切强度较高,分别达到245 MPa和237 MPa,Ag30钎料接头由于钎缝中Cu(s,s)含量增加,钎缝协调变形能力降低,导致硬质合金/钎缝侧焊后即出现裂纹,接头剪切强度较低,仅达到149 MPa。硬质合金/钎缝界面由于较大的脆性,成为断裂时的薄弱区域。

夹杂物对Ag-Cu-Zn钎料凝固组织和性能的影响

分析了夹杂物对Ag-Cu-Zn基钎料BAg40Cu Zn(Mn,Ni,Co)组织与性能的影响.在大气条件下熔炼,BAg40Cu Zn钎料中的Mn,Co元素易形成Mn2O3,Co3O4,Mn N等夹杂物.由于氧化物和氮化物的硬度高于BAg40Cu Zn钎料基体的硬度,且自身的变形能力差,降低了钎料的塑性变形能力.在塑性加工前期,拉拔力较大,变形过程中产生的挤压力使夹杂物发生碎裂,并沿拉伸变形方向分布.在塑性加工后期,拉拔力变小,在变形过程中产生的挤压力不足以使夹杂物发生碎裂,造成局部应力增大,当其超过钎料基体的抗拉强度后,在夹杂物周围形成裂纹源并扩展,导致钎料在变形过程中发生断裂.

Au-Ag-Si系钎料合金与Ni的润湿性

通过分析相图,采用中频感应真空熔炼制成液相点温度在450～500℃之间Au-10．22Ag-3．25Si, Au-14．02Ag-3．28Si和Au-18．47Ag-3．27Si 3种不同成分的Au-Ag-Si系钎料合金。分别在其液相点以上20,40和60℃及流动氢气保护下进行钎料在Ni板上的铺展试验,通过分析铺展面积及润湿角,研究其与Ni的润湿性;采用背散射电子相观察钎料与Ni润湿后的界面组织。研究结果表明:Au-Ag-Si系钎料合金与Ni润湿性良好,随着钎焊温度的增加,铺展面积增加,浸润角减小;钎料合金与Ni润湿后,出现润湿环现象;润湿环主要由Au元素组成;钎料与Ni润湿后,在界面处形成Ni3Si金属间化合物,Ni3Si的形成在一定程度上可提高钎料焊接强度。

Ag-Cu-Zn-Sn-xGa-yIn钎料性能与显微组织

通过对Ag-Cu-Zn-Sn-xGa-yIn钎料的钎焊试验发现:单独添加Ga或In元素时,Ga,In元素的添加量分别控制在3%,1.5%(质量分数)左右最佳;复合添加Ga与In元素时,Ag-Cu-Zn-Sn-3Ga-2In的力学性能最佳.对钎焊接头拉伸断口进行分析结果表明,Ag-Cu-Zn-Sn-3Ga-2In接头断口具备明显韧性断裂特征.当In元素添加量超过2%时,对钎焊接头强度的影响趋于平缓,但是断口已具有明显的解理形貌.Ga,In元素在钎料基体中分布均匀,无明显偏析现象,但是Ag-Cu-Zn-Sn-xGa-yIn钎料基体组织呈现明显的"骨架"状特征.

Zn-Al-Ag钎料铜-铝钎焊接头显微组织与力学性能

研究了Ag元素对Zn-Al钎料显微组织的影响,添加Ag元素能够细化Zn-Al钎料显微组织.结合钎焊接头力学性能、钎焊接头显微组织以及断口形貌,分析了Zn-AlAg钎料铜-铝钎焊接头的断裂机理.在外力作用下,钎缝显微组织中脆硬的块状CuAl2相与其周围组织难以实现同步协调变形,在CuAl2相边缘容易产生应力集中,从而萌生裂纹源,这是Zn-Al-Ag钎料铜-铝钎焊接头发生断裂的主要原因.添加Ag元素后,钎缝中块状CuAl2相尺寸变小,应力集中倾向降低,对应的钎焊接头强度提高.当Ag元素添加量为3.3%(质量分数)时,钎焊接头强度达到最高,其对应的断口形貌中韧窝状形貌大而深.

Ag基钎料钎焊立方氮化硼的焊接性与微观结构

在不同真空钎焊温度和保温时间条件下,研究了Ag基活性钎料钎焊立方氮化硼的焊接性与微观结构。试验结果表明:钎料中Ti的质量分数为12%、钎焊温度为950℃、保温时间为20 min时可实现Ag-Cu-Ti活性钎料与立方氮化硼的牢固连接。Ag-Cu-Ti活性钎料对c-BN的润湿性较好,界面结合紧密,并在界面处形成反应层。微观分析表明:钎焊过程中Ag-Cu-Ti合金钎料中的Ti向c-BN磨粒表面富集,并与c-BN磨粒表面N和B元素发生反应,形成TiN和TiB2,实现了Ag-Cu-Ti活性钎料与立方氮化硼磨粒的化学冶金结合。

合金元素对Ag-Cu-Zn系钎料影响的研究现状及发展趋势

介绍了银基钎料的基本性能、应用现状及其分类,重点介绍了Ag-Cu-Zn系钎料的国内应用状况,并对该系列钎料的基础成分进行了简单分析。概述了Ag-Cu-Zn系钎料中杂质元素的研究状况及应对措施。分析了国内市场上无镉银钎料、含镉银钎料的性能、特点及主要用途。阐述了添加不同合金元素Mn和Ni、Si和P、Ga和In及稀土元素对Ag-Cu-Zn系钎料性能的影响,展望了Ag-Cu-Zn系钎料的发展方向,并指出通过添加多种微量元素优化钎料成分来保持原有优良性能将是未来研究的重点和热点。

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-Zn系钎料的研究现状

综合介绍了国内外关于Ag-Cu-Zn系钎料的研究现状,详细阐述了Sn,In,Mn,Ni,P,Ga和稀土La,Ce等元素对钎料的熔化特性、微观组织、润湿性以及钎焊接头力学性能的影响,同时分析了S,Ca,O,N等杂质元素对Ag-Cu-Zn系钎料的有害作用,对低银钎料的研究做了概述,并对Ag-Cn-Zn系钎料的发展做了展望,认为Ag-Cu-Zn系钎料的研究仍将以合金改性为主要方向,同时深入研究杂质元素的影响机制和控制方法,以进一步提高钎料性能,满足日益严苛的生产技术要求。

稀土Ce对Cu-Ag-P钎料钎焊接头组织和性能的影响

研究结果表明：当Ce含量为0．01％-0．025％时，钎料的流动性能优于不含稀土时的性能，但是对于Cu-Ag-P钎料钎焊接头强度没有明显影响。CuAg钎料钎焊接头组织为亚共晶，初生相为富Ag和P的α-Cu固溶体，共晶体组分为α-Cu固溶体＋Cu3P。与不含稀土CuAgP钎料相比，Ce细化了钎缝组织，是改善钎料填缝性能的主要原因。

Ag-Cu钎料真空钎焊FeCrMo/MnCu阻尼合金钎焊接头的组织及性能研究

采用Ag-Cu钎料真空钎焊FeCrMo/MnCu阻尼合金,并对钎焊接头微观组织、力学性能以及钎焊试样的阻尼性能进行研究。结果表明,Ag-Cu钎料可以实现两种阻尼合金的连接,并且钎焊试样经过435℃保温4h的调幅热处理后,能够复合两种阻尼合金的阻尼特性,随着应变的增加,钎焊试样的阻尼性能稳定提高。钎缝组织主要为Mn-Ni-Cu-Fe-Ag固溶体以及富Ag相组成,钎料与母材之间能产生良好的冶金结合,钎焊接头组织致密;钎焊接头的断裂模式为以韧性断裂为主的混合型断裂,钎焊接头室温剪切强度为209.7MPa,经过调幅热处理后,钎焊接头断裂方式为脆性断裂,钎焊接头室温剪切强度达到246.4MPa。

Ag-Cu-Ti活性法封接AlN陶瓷与Mo-Cu合金

用AgCu—Ti焊料在真空条件下活性法封接了AIN陶瓷和Mo—Cu合金，用EBSD，EDS，XRD等手段分析了界面结构，对封接件进行了强度和气密性测试。结果显示：焊料中的活性组元Ti与陶瓷反应，形成厚2～3μm，紧邻陶瓷连续分布的反应层；靠近AlN一侧，焊层为AgCu共晶组织，靠近合金一侧，焊层以富Cu相为主。整个界面产物主要有TiN，Cu2Ti，AgTi3，AgTi，Ni3Ti等化合物。连接件的剪切强度στ=172．94MPa，弯曲强度στ=69．59MPa，气密性1．0×10^-11=Pa·m^3／s。

Ag-Ti_4活性钎料钎焊AlN与W-Cu合金研究

研究了在真空条件下采用Ag-Ti4活性钎料对AlN陶瓷与W-Cu合金的活性钎焊。试验获得了性能良好的AlN陶瓷与W-Cu合金的焊接组件,力学性能测试发现,剪切强度可达114.9 MPa,试样断裂发生在AlN陶瓷一侧。通过SEM,EDX方法分析了焊接层的显微结构和元素分布,分析了连接强度较高的原因。通过XRD分析方法测定了焊接的冶金结合及新相的生成。

Ti对Ag—Cu系活性钎料微观组织及性能的影响

研究了Ti对Ag—Cu系活性钎料的润湿性、力学性能及微观组织的影响。结果表明,随着含Ti量(6～12wt%)增加,Ag—Cu—Ti系活性钎料对被焊基体c—BN的润湿性提高,而钎料显微硬度升高脆性增加,钎焊接头强度降低。Ag—Cu—Ti系活性钎料是由α—Ag固溶体、α′—Cu固溶体、Ag—Cu共晶和Ag-Ti、CuTi3等化合物组成。随含Ti量增加,α—Ag固溶体、脆性化合物增加,共晶组织减少,由于脆性化合物增加,钎料铸态组织中有微裂纹形成。当含Ti量为10wt%时,钎焊c—BN接头界面结合致密,形成化合物型界面,实现Ag—Cu—Ti系活性钎料与c—BN的界面冶金结合。

TiAl/Ag-Cu/Ti/W-Cu钎焊接头的界面结构及连接机理

采用Ag-Cu/Ti叠层活性钎料实现了TiAl基合金与W-Cu合金的钎焊连接,获得了良好的钎焊接头。利用SEM,EDS等微观手段,分析了接头界面结构和元素分布情况,并探讨接头连接机理。研究结果表明:TiAl/AgCu/Ti/W-Cu典型界面微观结构为TiAl/Cu-Ti/Cu基固溶体+Ag基固溶体+Ag-Cu共晶/Cu-Ti+Cu基固溶体/WCu。TiAl侧的连接主要靠Cu-Ti反应层的生成,W-Cu侧主要为钎料中Ag向W-Cu中扩散形成的Cu基固溶体实现连接。

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基与Cu基钎料钎焊硬质合金与钛合金组织及性能对比研究

分别以Ag-Cu-Ti与Cu-Mn-Ni为钎料在不同工艺下进行了Ti6Al4V钛合金与YG8硬质合金的高频感应连接。采用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)对钎焊界面的显微组织、成分分布进行了考察分析,并检测了接头的抗拉强度。结果表明:采用Ag基钎料时,Ti6Al4V侧界面反应层为Ti(s.s)+Ti_2Cu/Ti_2Cu/Ti_2Cu+TiCu/TiCu/Ti_3Cu_4/TiCu_2+TiCu_4,YG8侧界面反应层为Ti_3Cu_4/TiCu_2+TiCu_4,在钎缝中心形成了韧性较好的Ag(s.s)+TiCu层,接头最高抗拉强度289 MPa;采用Cu基钎料时界面结构为Ti6Al4V/β-Ti/TiCu+Ti_3Cu_4+TiMn+Cu(s.s)/YG8,接头最高抗拉强度206 MPa。通过对比表明Ag基钎料所得到钎缝韧性较好,但反应时间过长易在母材与反应层间形成裂纹;Cu基钎料呈镶嵌结构,钎焊温度过高镶嵌结构破坏,接头性能急剧下降。

微合金化低银无镉Ag-Cu-Zn钎料的性能

采用锡、磷、镍、铟元素对含质量分数21%银的Ag-Cu-Zn钎料进行微合金化,研究了钎料的熔化性能、铺展性能、加工性能,以及钎焊紫铜和45钢接头的抗拉强度、显微组织。结果表明:Ag-Cu-Zn钎料微合金化的最优成分(质量分数/%)为21Ag-Cu-Zn-1.5Sn-0.2P-1.0Ni-2.5In,与前期优化得到的21Ag-Cu-Zn-1.5Sn四元合金钎料相比,其固、液相线温度分别降低了106℃和31℃,在紫铜上的单位质量铺展面积增大了约66%,可通过常规热挤压和拉拔工艺制成直径为0.8 mm的焊丝;该钎料用于紫铜和45钢2种母材的钎焊时皆可形成致密无缺陷的钎缝,界面处具有冶金结合层,且用于45钢钎焊时接头的抗拉强度比用21Ag-Cu-Zn-1.5Sn钎料提高了约11%。

烧结温度对电磁压制Ag-25．5Cu-27Sn钎料显微组织及性能的影响

以纯金属粉末为原料,利用电磁压制技术制备了Ag-25.5Cu-27Sn钎料,并在100~500℃保温30 min进行烧结,研究了烧结温度对钎料相对密度、物相组成、显微组织、熔化特性,以及对其钎焊铜接头微观形貌和抗拉强度的影响。结果表明:随烧结温度的升高,钎料的相对密度先降低后升高,400℃烧结钎料的相对密度高于未烧结钎料的,并生成了稳定的ε_1-Cu_3Sn和ε_2-Ag_3Sn相;烧结使钎料的熔化温度略有提高,400℃烧结钎料的熔化温度比250℃烧结的降低了约4℃;400℃烧结钎料钎焊铜接头焊缝中的气孔数明显较少、组织均匀细小,其抗拉强度比未烧结钎料钎焊铜接头的提高了16%。