SnAgCuRE钎料合金的力学性能及其钎焊接头的组织与性能

对真空条件下制备的SnAgCuRE钎料合金的力学性能及其钎焊接头的组织与性能进行了研究。试验结果表明:当稀土(RE)的添加量小于0.1%(质量百分比)时,RE均匀地分布在钎料合金中,减少了共晶组织的比例,同时细化富Sn相,提高了其力学性能。接头处钎料与Cu试样间的界面层厚度会由于RE的加入而发生变化,且在添加量小于0.1%时其厚度减小同时界面层更加平滑,此时接头的剪切强度达最大值36MPa。

RE对微连接用SnAgCuRE钎料合金组织及性能的影响

以Sn2.5Ag0.7Cu系钎料合金为基础,添加少量的RE,研究RE添加量对合金组织、力学及物理性能的影响,以确定最佳RE添加量。

混合钎料对镍基单晶高温合金大间隙钎焊接头组织和性能的影响

【目的】采用一种新型镍基钎料和母材成分一致的高熔点合金粉混合的方法制备出混合钎料,研究了添加的高熔点合金粉的粒径和配比对钎缝微观组织和力学性能的影响。【方法】采用扫描电子显微镜对钎焊接头的析出相、元素分布、微观组织进行了分析,并对钎焊接头的硬度及持久性能进行了测试。【结果】研究表明,接头主要由钎料合金区(FAZ)、界面连接区(IBZ)和扩散影响区(DAZ)三部分组成。钎料合金区主要由M3B2和M8B型硼化物及γ/γ′相组成。界面连接区由γ和γ′沉淀强化相组成。当合金粉粒径为44μm和75μm时,均可得到无缺陷的焊接接头;但当合金粉粒径尺寸达177μm时,钎缝内会形成孔洞缺陷。【结论】随着合金粉比例的提高,接头连接区的显微硬度有所上升。当合金配比由30%到50%,接头的持久寿命由15 h增加至34 h;但进一步提升比例至60%时,接头的持久寿命下降至0.6 h。该文的结果可为实现高温热端零部件的连接和修复工程应用提供理论依据和参考价值。

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.

钎料合金蠕变行为及非耦合型本构理论研究进展

在严苛的服役环境与小型化结构设计需求的双重作用下,航天仪器设备所承受的载荷不断增加并愈加复杂,而焊点、引线等封装结构作为仪器设备的薄弱环节,一旦破坏往往会导致器件甚至设备功能丧失,为了提升仪器设备的环境适应性与可靠性,需要准确把握封装结构材料蠕变行为与损伤机理,完善钎料合金本构理论并提升材料蠕变性能预测精度,发展封装结构精细化仿真分析方法。本文梳理了钎料合金蠕变性能及其影响因素,回顾了非耦合型本构理论的发展历程与研究热点,分析了相关模型的预测能力,为深入理解钎料合金蠕变行为与性能预测奠定基础。

AgCuInTi钎料对YG16硬质合金/钢接头强度的影响研究

采用AgCuInTi钎料对YG16硬质合金和碳钢进行真空钎焊试验。通过分析不同钎焊温度下的接头剪切强度和微观形貌,得到了较好的钎焊温度。并在此基础上提升钎料中的Cu、In含量,得到了不同钎料配比的接头强度。同时利用扫描电镜对接头界面处元素的扩散情况进行能谱分析。结果表明,AgCuInTi钎料在780℃钎焊较好。随着Cu、In元素的增加,钎焊接头的剪切强度增大。钎缝中In元素倾向于固溶进Ag金属中形成Ag基固溶体,还形成了Cu基固溶体,产生了固溶强化效应。钎料/钢界面处存在大量的元素扩散,比钎料/硬质合金界面处扩散更容易。

γ-TiAl合金钎焊用钎料设计及接头组织研究

γ-TiAl合金是一种极具应用潜力的金属间化合物材料,采用所设计的Ti-15.6Zr-11.0Cu-9.8Ni(质量分数,%)钎料对其进行钎焊,分析接头组织形貌及元素分布,测试接头微区的显微硬度及接头强度,得出Al元素向界面发生扩散成为界面形成的主要驱动力;钎料元素Zr、Cu和Ni主要集中在近邻界面中心的部位。归因于晶粒组织粗大及硬度较高的网格状组织,钎焊断裂发生在界面中心部位。尽管界面靠近基体一侧出现了连续的Ti3Al相,但其塑性较好且硬度适中,因此有利于基体与界面之间力的传递和接头韧性。对接接头抗拉强度在室温下达到517 MPa,强度系数0.816。

温度和时长对6061铝合金的4004钎料真空钎焊影响研究

以6061-T6铝合金为研究对象,采用4004铝合金作为钎料对其进行真空钎焊,并通过控制钎焊高温段的温度和时长焊接出具有不同钎缝的6061铝合金水冷板。用气密测试台、水浸超声波检测仪、微距摄像机、金相显微镜对试验件的钎焊情况及钎缝微观形貌进行分析表征。结果表明,钎焊高温段温度低或者保温时间短,钎料的流动性不足,钎缝存在脱焊。反之,钎焊高温段温度高或保温时间长则会造成焊缝熔蚀。当炉内真空度≤2.0×10^(-3) Pa时,钎焊高温段温度595℃,保温时间80 min,真空钎焊的6061铝合金焊缝具有良好的成形性和密封性能。

SnAgCuRE系钎料合金的润湿特性

选择商用水溶性钎剂,以润湿平衡法,研究了SnAgCuRE系钎料合金在表面贴装元器件上的润湿特性。结果表明:当w(RE)为0.1%时,预热15s,255℃钎焊5s,该钎料合金具有最大的润湿力1.510mN和最小的润湿角11.03°,与传统的Sn63Pb37钎料的润湿力相当,可满足表面组装元器件对其润湿性能的要求。

SnAgCuRE系钎料合金的显微组织和力学性能研究

对真空条件下制备的SnAgCuRE钎料合金的显微组织和力学性能进行了研究。试验结果表明:SnAgCuRE系钎料合金的显微组织和力学性能会随合金中Ag和RE添加量的变化而改变,Ag含量增加有助于共晶组织比例的增加和拉伸强度的增大,而RE含量为0.1wt%时延伸率和拉伸强度都达到最佳,但当RE添加量达到0.5wt%时,会由于钎料中出现CeSn3和LaSn3稀土化合物相而导致延伸率的下降。

TC4低熔蚀钎料设计及对接头组织和性能的影响

薄壁钛合金的焊接是制造高性能板翅式钛合金换热器的关键步骤,针对薄壁钛合金钎焊时母材熔蚀严重的问题,设计并制备了Zr-16Ti-9Cu-11Ni低熔点非晶箔带钎料,对TC4钛合金在840~980℃,保温时间10~120 min范围内进行钎焊,结合扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)以及透射电镜(TEM)分析了接头典型组织及其演变过程。结果表明,焊缝组织主要由(Ti,Zr)_(2)(Cu,Ni)化合物、α-Ti和β-Ti组成,随钎焊温度升高和保温时间延长,接头脆性相逐渐减少直至消失,母材熔蚀程度逐渐加重。通过接头抗剪强度对其性能进行评估,结果表明,当钎焊温度在940℃、保温时间10 min时,接头强度最优,为386 MPa,但此时母材熔蚀程度较大,不适合实际生产中的焊接;综合考虑母材熔蚀程度与接头抗剪强度,880~920℃为合适的生产温度区间;通过观察接头断裂路径及断口形貌,接头的断裂模式为脆性断裂。

Ag-CuO-NiO-LiAlSiO_(4)复合钎料空气反应钎焊GH3128/Al_(2)O_(3)接头组织及性能

以Ag-CuO-NiO-LiAlSiO_(4)复合钎料对GH3128高温合金与Al_(2)O_(3)陶瓷进行空气反应钎焊(RAB)连接,研究了NiO和LiAlSiO_(4)添加量对钎焊接头显微结构和力学性能的影响,分析了接头的界面微观结构及其形成机制。结果表明,钎焊过程中,GH3128合金表面生成了包括CuCrO_(4)内氧化层和NiO外氧化层的复合氧化反应层,Al_(2)O_(3)陶瓷表面生成了以CuAl_(2)O_(4)为主要成分的界面层。NiO的添加明显改善了复合钎料在合金侧的润湿性,而锂霞石(LiAlSiO_(4))的添加减小了钎缝与母材间的热失配,极大地改善了键合接头的连接性能。最终,使用含0.3%NiO(质量分数)和4%LiAlSiO_(4)(质量分数)的Ag-10%CuO复合钎料钎焊GH3128合金和Al_(2)O_(3)陶瓷,获得了61.8 MPa的最大剪切强度。此时,接头界面结构为GH3128/CuCrO_(4)+CrNi3+NiO+CuO/Ag+CuO+LiAlSiO_(4)/CuAl_(2)O_(4)/Al_(2)O_(3)。

CuTi对Ti-6Al-4V钛合金表面金刚石/AlSi复合钎涂层组织与耐磨性能的影响

钎涂为提高部件表面耐磨性能提供新的技术方案。AlSi钎料可用于钛合金钎焊,但采用AlSi钎料在Ti-6Al-4V钛合金表面钎焊金刚石颗粒难以实现牢固连接,本工作通过在AlSi钎料中添加CuTi合金粉,制备了AlSi复合钎料,并通过感应钎焊在Ti-6Al-4V钛合金表面制备了金刚石复合钎涂层。研究结果表明,溶解在AlSi合金中的CuTi颗粒增加了钎料,改变了金刚石颗粒在钎涂层中的分布。钎涂层合金基体主要由α-Al、共晶硅、CuAl 2和Ti(Al_(1-x)Si_(x))3组成;随着CuTi合金含量的增加,复合钎涂层中的Ti(Al_(1-x)Si_(x))_(3)形态由板条状向胞状转变。当CuTi含量为10%(质量分数)时,金刚石复合钎涂层的耐磨性能最佳,这是由于Ti含量的增加提升了钎料与金刚石颗粒的结合强度,同时,原位反应生成的CuAl_(2)、TiAl_(3)硬质颗粒均匀分布于钎涂层中,从而有效提高AlSi合金基体的显微硬度。

钛及钛合金钎焊技术研究现状及发展趋势

钎焊料的选择对钎焊效果和钎焊接头质量具有重要影响。用于钛及钛合金钎焊的钎料可分为银基钎料、钯基钎料、铝基钎料、钛基钎料4大类。分别介绍了这4类钎料的特点,其中钛基钎料是钛及钛合金钎焊连接以及与其他材料钎焊连接的最佳选择,具有润湿性能好、耐腐蚀性好、高温强度高等特点。系统阐述了钛基钎料钎焊钛及钛合金以及钛及钛合金与C/C复合材料、不锈钢、陶瓷等材料钎焊的研究进展,重点介绍了钎焊接头的界面结构以及最佳钎焊工艺下钎焊接头的抗剪强度,最后展望了钛及钛合金钎焊技术的发展方向。

钼及钼合金钎焊技术研究进展

钼及钼合金广泛应用于航空航天、核工业、新能源等多个领域,近年来受到国内外学者的广泛关注。本文综述了国内外钼及钼合金钎焊工艺研究现状以及钎焊材料的研究进展,并对钼及钼合金的钎焊技术发展趋势进行了展望。

SiC_(f)/SiC包壳管和Kovar合金钎焊接头的组织及力学性能研究

碳化硅纤维增强碳化硅复合材料(SiC_(f)/SiC)具有较低的水蒸气化学活性、低中子吸收截面和高损伤耐受性,被视为理想的核用包壳材料。钎焊是实现SiC_(f)/SiC包壳管和Kovar合金端塞连接的重要工艺。本文用Ag-34.5Cu-3Ti钎料完成了SiC_(f)/SiC包壳管与Kovar合金端塞的钎焊。结果表明:钎焊温度为880℃、保温时间为30 min时,钎焊焊缝组织致密,无明显缺陷。焊缝组织主要为Ag-Cu共晶,界面反应层的主要相组成为TiC和Fe2Si。钎焊接头的抗剪切强度达到了41.2 MPa。

钎焊间隙对B-Ti57CuZrNi钎料钎焊TC4钛合金接头组织和高温力学性能的影响

采用B-Ti57CuZrNi钎料对TC4钛合金进行了930℃,30 min不同钎焊间隙下的对焊钎焊,研究了钎焊间隙对接头微观组织和高温力学性能的影响。结果表明,随钎焊间隙增大,接头缺陷增加,钎焊间隙<0.1 mm时焊缝填充较好,接头宏观无明显缺陷。0.06~0.30 mm间隙的钎缝组织为铸态组织,原基体界面存在一个大于30μm的扩散层,得到了有效的冶金结合。随钎焊间隙增大,钎缝整体宽度增加,钎缝铸态组织更明显,高温拉伸强度降低。钎焊间隙>0.1 mm时钎焊接头高温拉伸断裂均出现在焊缝,高温拉伸强度低于基体的,断裂形式为脆性断裂,而钎焊间隙<0.1mm时高温拉伸强度则高于基体的。从获得钎焊接头优良的400℃拉伸性能来考虑,钎焊间隙应<0.1 mm。

不同钎料对YG16硬质合金/35CrMo钢钎焊接头组织与性能的影响

文章采用3种不同钎料——CuZn、CuZnNi和Ag-Cu-Ag钎料对YG16硬质合金与35CrMo钢进行高频感应钎焊,并研究了不同钎料对接头组织与性能的影响。结果表明:采用3种不同成分钎料均实现了YG16/35CrMo异种金属的钎焊连接。YG16/钎缝均出现了脆性η相,造成了界面的脆化。其中,CuZn钎料和CuZnNi钎料接头硬质合金侧由于元素扩散,出现了明显的退化层。CuZn和CuZnNi钎料接头具有较高的抗剪切性能,能够达到195 MPa。接头断裂于YG16/钎缝界面,且裂纹沿硬质合金侧内部扩展。Ag-Cu-Ag三明治钎料接头剪切强度降低,仅为169 MPa,接头断裂于钎缝区域。

DD26单晶高温合金钎焊接头微观组织与力学性能研究

采用NiNbCoWCrAlSiMo钎料,在1225℃/30 min钎焊条件下开展了DD26单晶高温合金的钎焊试验,分析了0.05 mm、0.20 mm两种钎焊间隙对应接头的微观组织和性能。研究发现,接头组织主要由颗粒状的γ+γ′双相组织,以及分布在颗粒相之间的富W相和Ni–Nb(Si)相构成。当钎焊间隙为0.05 mm时,接头室温抗拉强度为614 MPa,达到DD26单晶合金的75.9%;1000℃抗拉强度为466 MPa,达到DD26单晶合金的78.8%;1000℃/75MPa条件下的持久寿命最高可达44.6 h。当钎焊间隙为0.20 mm时,接头室温抗拉强度为686 MPa,达到DD26单晶合金的84.8%;1000℃抗拉强度为479 MPa,达到DD26单晶合金的81.0%;1000℃/75 MPa条件下的持久寿命最高可达17.5 h。焊后热处理对间隙0.05 mm的接头持久性能影响不明显,间隙0.20 mm的接头持久性能在热处理后有所提升。断口分析发现,接头断裂表现出裂纹沿颗粒状的γ+γ'双相组织边缘扩展的特征。

CuSn预合金粉芯复合银钎料的润湿铺展机理

研究了添加质量分数为30%~70%CuSn预合金粉复合银钎料在T2紫铜基体上的润湿铺展过程,并讨论了CuSn预合金粉复合银钎料在紫铜基体上的润湿铺展机理.结果表明,在与紫铜基体的润湿铺展过程中,初始接触角由30%CuSn的119°降低到70%CuSn的94°.最终接触角由30%CuSn的15°下降到70%CuSn的7°.当粉芯中CuSn合金粉含量为60%时,钎料在铜板上的润湿面积达到530.04 mm^(2),相比于未添加CuSn合金粉时提高了约66%.由于低熔点CuSn预合金粉的前驱润湿作用使复合银钎料表面张力降低,初始接触角和最终接触角随着CuSn预合金粉含量的增加而减小.CuSn预合金粉在钎焊过程中先于BAg30CuZnSn钎料外皮熔化,形成熔融的铜锡液态合金薄层,降低了固液界面张力.随后,熔化的BAg30CuZnSn箔带在先期熔化的铜锡液态薄层上铺展,并与其发生溶质原子的扩散反应,最终形成液态复合钎料.低熔点CuSn预合金粉的加入,使复合银钎料在铜上的润湿性能显著改善.添加40%CuSn预合金粉复合银钎料与铜基体的反应润湿界面均匀致密,其中白色富Ag相互连接,Sn元素主要分布于富Ag相和周围的锡青铜相中.