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.

Al-Si-Cu-Ni钎料成分和钎焊温度对高硅铝合金/可伐合金钎焊接头性能的影响

采用甩带工艺制备Al-7.5Si-23Cu-xNi(x取0,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,质量分数/%)箔状钎料,研究了镍含量对钎料组织和性能的影响;利用性能最好的钎料对CE11高硅铝合金和4J29可伐合金进行真空钎焊,分析了钎焊温度(560~600℃)对接头组织、抗剪强度及气密性的影响。结果表明:随着镍含量的增加,钎料的液/固相线变化较小,熔化温度区间较稳定,铸态钎料局部共晶组织增多,柱状晶变粗大,断裂应变和接头的抗剪强度均先升高后降低;当镍质量分数为2.0%时,钎料的熔化温度区间最小,熔点最低,组织均匀,共晶相较多且弥散分布,钎料的韧性和焊接性能最好。当钎焊温度低于570℃时,Al-7.5Si-23Cu-2.0Ni钎料熔化不完全,与母材结合较差;当钎焊温度高于570℃时,钎料与母材间的元素互扩散剧烈,造成硅相聚集,焊缝中出现裂纹。随着钎焊温度的升高,接头的抗剪强度先升后降,焊后泄漏率先降后升。最佳钎焊温度为570℃,此时焊缝与两侧母材结合紧密,元素扩散均匀,接头的抗剪强度最大,气密性最好。

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。

铟对SnCu钎料合金性能的影响研究

在Sn99.3Cu0.7钎料合金中添加不同含量的合金元素铟,并进行了铺展试验和润湿平衡试验。结果表明,随铟含量从0%增大到0.406%时,Sn Cu In钎料合金的焊接性能先提高后下降。与不添加合金元素铟相比,添加0.301%铟时Sn99.3Cu0.7钎料合金的铺展面积增大16.3%、润湿时间缩短32.1%、最大润湿力增大29.7%。合金元素铟的优选含量为0.301%。

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。

无铅锡基钎料合金设计和合金相图及其计算

阐述了无铅钎料合金设计的原则,讨论了合金相图及其计算在无铅锡基钎料合金设计中的作用。利用相图计算技术筛选了可能代替Pb Sn共晶钎料合金的Sn Zn In三元(x(Zn)<0.11,x(In)=0.10～0.14)和Sn Zn In Ag四元(x(Sn)=0.800,x(In)=0.090,x(Zn)=0.075,x(Ag)<0.049)无铅锡基钎料合金。初步讨论了用相图计算技术在富Sn四元Sn Zn In Ag无铅钎料合金基础上,添加Bi,Sb等低熔点金属和微量Ce,La等稀土元素以降低贵金属In和Ag的含量,进一步提高无铅锡基多元合金钎料的综合性能和性能价格比。

铝及铝合金钎焊用硬钎料的研究现状与展望

铝及铝合金以其优良的特性,在当代工业材料中占有越来越重要的地位。钎焊作为一种可靠连接铝及铝合金结构件的连接方法而被广泛应用。铝及铝合金钎焊用硬钎料的开发一直是国内外学者争相研究的热点,然而,钎料合金熔化温度高、加工成形性差、钎焊接头强度低等因素严重制约着钎料合金的开发应用,实现商业化的钎料甚少。添加合金元素能够降低钎料熔化温度,改善钎料显微组织和性能,这对铝钎焊用硬钎料的发展是一个行之有效的方法。结合国内外对铝及铝合金钎焊用硬钎料的最新研究成果,全面阐述合金元素的添加对钎料熔化温度、加工成形性及钎焊接头组织性能的影响,指明铝及其合金钎焊用硬钎料目前研究中存在的问题及今后的研究方向。

合金元素对AgCuZn系钎料合金组织与性能的影响

通过向AgCuZn系钎料合金中添加适量的合金元素Sn,Ni,P,研究了不同元素含量的Sn,Ni,P对AgCuZn系无镉钎料组织性能的影响。结果表明,随着Sn元素含量的增加,钎料的润湿铺展性能整体呈上升趋势;P元素的加入可以降低液态钎料与试件间的表面张力,改善钎料的润湿性和流动性。显微组织分析表明,AgCuZn系钎料合金微观组织主要由富Cu相、CuZn化合物相、Cu5.6Sn化合物相、Cu40.5Sn11化合物相和Ag的析出相组成,AgCuZn钎料合金中加入Sn元素后生成粗大的树枝晶,使钎料脆性增大;钎料合金中加入Ni元素,生成灰黑色的Ni3P化合物相,微观组织细化;P元素的加入生成灰色的CuP化合物相。

稀土对表面组装用Sn2.0Ag0.7CuRE钎料合金组织与性能的影响

对真空条件下制备的Sn2.0Ag0.7CuRE钎料合金显微组织、力学及物理性能进行了研究。结果表明:当稀土(RE)的添加量小于0.1%(质量分数)时,RE均匀地分布在钎料合金中,除铺展面积和延伸率与Sn37Pb钎料相当外,Sn2.0Ag0.7CuRE钎料合金的拉伸强度和导电性能均高于传统的Sn37Pb钎料;当RE添加量达到0.5%时,钎料合金中出现了明显的梅花状和点状RE化合相且弥散分布于晶界和相界附近,且拉伸强度、延伸率和铺展面积都出现了不同程度的下降。从综合性能和制造成本考虑,真空条件下制备Sn2.0Ag0.7CuRE钎料合金,RE的添加量应不大于0.1%。

电子组装用SnAgCu系无铅钎料合金与性能

论述无铅钎料替代的紧迫性,综述无铅钎料的发展现状,特别讨论了以SnAgCu三元系合金为代表的无铅钎料的特点与优势。SnAgCu三元钎料合金在一个较大成分范围熔化温度都接近共晶温度,在SnAgCu钎料合金中添加微量La、Ce混合稀土,构成新的四元合金,既能保持SnAgCu钎料的优良物理性能及钎焊工艺性能,又能显著提高SnAgCu合金的抗蠕变性能及服役可靠性,同时钎料成本低廉,具有自主知识产权,在钎料的生产和使用上将免于国外专利的困扰,为国内钎料生产企业提供了有竞争性的无铅焊料合金。另外,采用微米／亚微米颗粒,可进一步增强无铅钎料的抗蠕变性能及组装接头的尺寸稳定性,可满足光通讯、宇航、汽车等电子设备制造的特殊要求。

Sn-6Bi-2Ag(Cu,Sb)无铅钎料合金微观组织分析

利用差示扫描量热计 (DSC)测定了Sn 6Bi 2Ag ,Sn 6Bi 2Ag 0 .5Cu ,Sn 6Bi 2Ag 2 .5Sb三种新无铅钎料合金的熔化温度。结果表明 ,少量Cu的加入能降低Sn Bi Ag系无铅钎料合金的熔化温度 ,而Sb的加入使合金的熔化温度升高。利用光学显微镜 (OM )、扫描电子显微镜 (SEM )、能谱分析 (EDX)对合金的微观组织进行了分析与比较 ,钎料合金的微观组织与冷却条件和合金元素的含量有关 ,Sb的加入使析出相的尺寸细化。硬度测定表明Sn Bi Ag(Cu ,Sb)无铅钎料合金的硬度远大于纯Sn的硬度 ,加入少量的Cu(0 .5 % ) ,Sb(2 .5 % )对Sn Bi

Al及其合金作钎料或中间层连接陶瓷—金属

综述了Al及其一些合金对陶瓷的润湿性,以及用Al及其合金连接陶瓷—金属的各种影响因素。阐述了用Al及其合金连接陶瓷-金属要解决的主要问题是预防连接过程中Al的氧化和如何提高接头的高温性能。

2A50铝合金钎焊钎料与钎剂的选择

针对2A50铝合金的特点,根据铺展性、填缝性试验,对适合其钎焊的钎料与钎剂作了选择,进行了接头强度试验。结果表明:中温 CsF-AlF_3钎剂具有较高的活性及较好的去膜效果,适合含镁热处理强化型铝合金的钎焊;用 CsF-AlF_3钎剂分别与 Al-Cu-Ag-Zn 钎科及 Zn-Al-Be 钎料匹配钎焊,均可获得较理想的钎焊效果;当搭接间隙为0.2 mm、搭接长度为2.3 mm 时,Zn-Al-Be 钎料与 CsF-AlF_3钎剂匹配钎焊,所得焊接接头的抗剪强度可达143.2 MPa。

Ag95CuNiLi钎料钎焊钛合金与不锈钢异种金属的性能分析 Ⅱ.钎焊性分析

制备了Ag95CuNiLi钎料 ,参照有关的国家标准 ,评价了钎料的熔化特性、钎料在钛合金和不锈钢上的润湿铺展能力、钎料在钛合金和不锈钢异种金属间的填缝能力 ,以及钛合金 /不锈钢异种金属钎缝的强度。结果表明 ,该钎料的液相线温度为 918℃ ,对钛合金具有较强的铺展能力 ,在不锈钢上的铺展性较差 ,钎料在钛合金和不锈钢异种金属间的漫流距离大于 10 0mm ,钛合金 /不锈钢异种金属钎缝的抗拉强度达到2 2 0MPa。采用金相显微镜、扫描电镜、X射线能谱仪和显微硬度计对钛合金 /不锈钢钎缝进行了微观分析。结果表明 ,钎料与母材冶金结合良好 ,钎缝致密 ,在不锈钢一侧形成了三层金属间化合物组织 ,在钛合金一侧形成了共晶组织。

Au-Ag-Si钎料合金的初步研究

针对目前熔点在450～500℃范围内的电子器件用钎料的空缺,通过分析Au-Ag-Si系三元相图,并根据其存在的共晶单变量线e1e2,制备了几种熔化温度在400～500℃的共晶钎料合金,并对其钎焊性和加工性能进行了初步的研究。DTA分析发现,合金的熔点在所选定的合金成分范围内随Ag含量的增加而升高。此钎料与Ni板浸润性较好;将钎料合金铸锭热轧后表明该合金作为可加工的实用钎料是合适的。同时,初步探讨了Cu元素对于Au-Ag-Si系合金的熔化特性和塑性变形能力的影响,结果表明Cu对于改善合金的加工性能和缩小固液相间距具有重要的意义。

P,稀土La对AgCuZnSn钎料合金组织与性能的影响

通过向AgCuZnSn钎料合金中添加适量的元素P和稀土元素La,研究了不同含量的P元素,稀土La对AgCuZnSn系无镉钎料组织性能的影响。结果表明,P元素的加入可以降低液态钎料与试件间的表面张力,改善钎料的润湿性和流动性;稀土La的加入,可以改善钎料的润湿性,但随稀土含量的增加,钎料的润湿性能降低。显微组织分析表明,AgCuZnSn钎料合金微观组织主要由CuZn化合物相、Cu5.6Sn化合物相和Ag的析出相组成,AgCuZnSn钎料合金中加入P元素后生成黑灰色的Cu3P化合物,微量稀土La的加入可以细化钎料组织,抑制金属间化合物的生长。

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。