Ti/Ni/Ti复合层TLP扩散连接Si_3N_4陶瓷与接头质量控制

研究了Ti/Ni/Ti复合层TLP扩散连接Si3 N4 陶瓷。结果表明 ,Ni Ti过渡液相存在时间短 ,在此期间形成的界面结合强度低 ;必须进一步固态扩散反应才能形成高强度接头 ,相应的接头显微结构为 :Si3 N4 /TiN/Ti5Si3+Ti5Si4 +Ni3 Si/NiTi/Ni3 Ti/Ni。连接时间、连接温度、连接压力及Ti和Ni的厚度影响接头组织和强度 ,其最佳值为 6 0min ,10 5 0℃、2 .5MPa、2 0 μm和 40 0 μm ,所得接头室温和 80 0℃剪切强度分别为 142MPa和 6 1MPa。

Ti_2AlNb相合金Ti-22Al-25Nb的TLP扩散连接

以Ti-15Cu-15Ni合金薄带作中间层,用Gleeble1500D热-力学模拟试验机对Ti2AlNb相合金Ti-22Al-25Nb进行TLP扩散连接。研究了连接参数对接头组织演变、元素分布、接头强度及其断裂特征的影响。结果表明,接头形成过程由5个阶段组成,Nb是接头成分均匀化的扩散主控元素。适当延长保温时间和适当提高连接温度有利于获得组织与成分均匀的高强接头。保温结束后接头快速冷却时,其连接区室温组织为B2相;而采用慢冷工艺有利于促进高温β相的相变从而改善连接区组织,室温组织为B2相基体和少量α2、O相。连接温度和保温时间分别为990℃和90min且采用慢冷工艺时,接头的室温和650℃抗拉伸强度分别为1041MPa和659MPa,分别达到原始母材强度的95%和81%,明显高于采用快冷工艺的接头强度。

连接压力在Ti/Ni/Ti复合层TLP扩散连接Si_3N_4陶瓷中的作用机制

研究了Ti/Ni/Ti复合层TLP扩散连接Si3N4 陶瓷时压力对接头形成的作用机制。结果表明 ,TLP来不及与陶瓷发生充分反应并形成高强度结合界面就已完全凝固 ,为形成高强度的结合界面 ,必须进一步发生固态扩散反应。只有当连接过程中施加足够的压力 ,才能保证TLP在其存在期间充分铺展陶瓷 ,并在TLP完全凝固后形成大量扩散通道 ,为固态扩散反应提供必要条件。

异种材料TLP扩散连接过程的非对称性

通过对SiC颗粒增强Al基复合材料与Al合金的TLP扩散连接试验,对异种材料TLP扩散连接过程存在的非对称性进行了深入的研究,并对异种材料TLP扩散连接过程的等温凝固动力学进行了数学建模,且结合接头区域的成分分布进行了验证。研究表明:SiC颗粒增强铝基复合材料与铝合金连接接头区域连接界面向铝合金一侧偏移,接头区域溶质原子成分分布非常不均匀;由于溶质原子扩散速度以及中间层和母材冶金反应的不同,导致异种材料TLP扩散连接过程存在明显的非对称性。所建的等温凝固动力学模型能够用来解释异种材料TLP扩散连接过程,对于异种材料连接具有重要的理论意义。

铝基复合材料与铝合金的TLP扩散连接

采用TLP扩散连接方法对铝合金与SiC颗粒增强Al基复合材料进行了连接试验研究 ,应用扫描电镜和能谱分析技术对TLP连接接头进行了微观组织观察和接头区域各元素的浓度分布测试。结果表明 ,SiC颗粒增强铝基复合材料与铝合金连接接头区域连接界面向铝合金一侧偏移 ,接头区域溶质原子浓度分布非常不均匀 ,由于溶质原子扩散速度以及中间层和母材冶金反应的不同 。

SiC颗粒增强铝基复合材料与铝合金TLP扩散连接工艺试验研究

对 Si C颗粒增强铝基复合材料与铝合金异种材料组合进行了 TL P扩散工艺试验研究 ,分析了材料组合、中间层、连接温度和时间等参数对接头区域各元素的浓度分布的影响。研究结果对于复合材料与金属的连接具有重要的指导意义。

连接参数对Ti-22Al-25Nb合金TLP扩散连接接头性能的影响

研究了用Ti-15Cu-15Ni合金薄片TLP扩散连接O相合金Ti-22Al-25Nb。结果表明,短时间保温时接头连接区还残留了含微量Al和Nb的Ti2(Cu,Ni)与Ti(Cu,Ni)脆性组织;保温时间足够长且采用快速冷却工艺时,连接区组织为B2相,反之,慢速冷却工艺下连接区组织为基体相B2和一定量的α2,O相。与快速冷却工艺相比,慢速冷却措施可改善连接区组织和明显提高接头强度,在连接温度为990℃并保温90min的优化工艺下,接头在室温和650℃的抗拉强度分别为1041MPa和659MPa,达到原始母材强度的95%和81%。

Al基复合材料与Al合金TLP扩散连接试验研究

siC颗粒增强Al基复合材料因其良好的综合性能在航空航天等重要领域得到了日益广泛的应用,因此,复合材料之间以及与其他金属之间的连接问题严重限制了复合材料的应用范围。对SiC颗粒增强Al基复合材料与Al合金进行了TLP扩散连接试验研究,重点分析了各工艺参数对连接接头性能的影响,分析了SiC颗粒增强Al基复合材料与Al合金TLP扩散连接过程的不对称性。研究结果对于复合材料与金属的连接具有重要的指导意义。

Ni-Cu低温TLP扩散连接接头组织及性能

采用厚度40μm的纯锡钎料中间层在镍和铜基板间实现了低温瞬态液相扩散连接(transient liquid phase bonding,TLP Bonding),通过延长等温反应时间,获得了完全由(Cu,Ni)6Sn5和Cu3Sn两种金属间化合物相(intermetallic compounds,IMCs)组成的焊接接头.在Ni-Cu TLP扩散连接液-固反应过程中,Sn/Ni和Sn/Cu界面处均形成了(Cu,Ni)6Sn5,但晶粒形貌存在差异,从镍侧到铜侧化合物形貌依次是小颗粒状、针状和扇贝状.此外,Cu3Sn的生长受到了抑制.该IMCs接头具有418.4℃的重熔温度和49.8 MPa的平均抗剪强度,能够满足高温功率器件封装中对耐高温互连的需求,并且有助于提高电子器件在恶劣条件下服役时的可靠性.

钛合金喷管TLP扩散连接的数值模拟研究

利用Dictra动力学软件中的界面移动模型对中间层Cu元素在TC4钛合金TLP扩散连接界面附近的浓度分布规律进行了模拟研究,获得了中间层厚度、连接温度和保温时间对Cu元素扩散距离的影响趋势。结合喷管模拟件的焊接试验,验证了扩散模拟计算的正确性。计算结果表明,中间层厚度不宜超过20μm;连接温度对中间层Cu元素的扩散距离影响最大,其次为保温时间,中间层厚度对扩散距离无显著影响。对于钛合金喷管模拟件,接头强度最优的工艺参数组合为连接温度970℃,保温时间50 min,中间层厚度为20μm。

DD32单晶高温合金过渡液相扩散连接

为了提高DD32单晶高温合金过渡液相(TLP)扩散焊接头的力学性能,采用扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)研究接头微观组织,TLP扩散焊过程中基体组织的变化,以及持久过程中基体组织的变化。结果表明,接头由连接区和基体区所组成,未发现明显的扩散区特征。连接区由等温凝固区和残余液相区组成。TLP扩散焊过程对基体组织有重要影响,接头需进行焊后热处理。此外,在持久过程中基体内产生了N型筏。控制TLP扩散焊接头内晶界的形成,可以有效提高接头力学性能。

白铜/钢双金属管的瞬间液相扩散连接

用扫描电镜组织观察、能谱微区成分分析、显微硬度、剪切试验、反复弯曲试验等方法，研究了以H62黄铜为中间层的B10白铜／20钢双金属管的瞬间液相扩散连接。结果表明，在950—1000℃扩散退火0．5～2h，白铜与低碳钢可以获得良好的冶金结合；黄铜与白铜间成分连续过渡，形成跨越界面的晶粒组织；在钢，黄铜界面，温度较低、时间较短时，形成珠光体富集带；高温长时间扩散，Cu，Ni，Zn向Fe中扩散形成硬度较高的组织．使界面塑性下降。

瞬时液相扩散连接工艺参数及应用研究进展

介绍了瞬时液相扩散连接的原理,分析了主要工艺参数对接头质量的影响,描述了瞬时液相连接技术的应用情况,指出了现有瞬时液相扩散连接技术的不足,并进行了展望。

降熔元素对T91钢TLP连接组织和性能的影响

T91钢TLP连接的关键在于降熔元素MPD的选择。在1230℃～1260℃,3～5MPa下,采用氩气保护,以自制中间层对T91钢管进行了瞬时液相扩散连接(TLP)。运用正交试验分析了中间层成分、温度和压力对接头显微组织和力学性能的影响。结果表明:在合适的工艺参数下,T91钢TLP连接接头可获得良好的组织和性能;当中间层中的降熔元素含量差别较小时得到的接头组织仍然差别较大。指出中间层中的降熔元素对中间层的润湿、快速扩散和均匀化均有重要作用;以母材为基体加适量MPD(其中以B元素为最佳)可制出合适的中间层。

瞬时液相扩散连接在镍及镍基合金焊接中的应用

针对镍及镍基合金在焊接过程中易出现热裂纹和气孔等问题,介绍了其瞬时液相扩散连接。叙述了瞬时液相扩散连接的理论、温度、压力和中间层等重要参数,分析了瞬时液相扩散连接镍及镍基合金在的优越性。描述了瞬时液相连接技术在镍及镍基合金焊接中的应用情况,并展望了瞬时液相连接技术的应用前景。

基于瞬时液相扩散连接的多压力工艺模型

针对压力在瞬时液相扩散（TLP）连接不同阶段的不同作用，提出了多压力工艺模型。采用多压力工艺模型，在1230-1260℃，氩气保护，对T91钢管进行了瞬时液相扩散连接（TLP），研究了多压力工艺模型下接头的力学性能和显微组织。结果表明：在多压力工艺模型下,T91钢管TLP接头的力学性能和显微组织远优于一般工艺。分析得出多压力工艺模型既能充分发挥压力在TLP连接中的作用，又能避免高压带来的不利影响。

压力对T91钢管瞬时液相扩散连接的影响

在1230～1260℃，0—5MPa下，采用氩气保护，以镍基合金中间层对T91钢管进行了瞬时液相扩散连接（TLP）．运用对比试验分析了压力对接头显微组织和力学性能的影响．结果表明：无压力连接时，TLP接头几乎没有塑性，显微组织与母材差距很远．得出在对T91钢管进行TLP连接时，压力为一必需参数且存在最佳范围．

TLP连接下Ni-Sn-Cu接头显微结构演变与抗剪强度的关系

研究了瞬时液相(TLP)扩散连接过程中镍-锡-铜烧结接头的显微结构演变与其抗剪强度的关系。结果表明,由厚度为20μm的纳米镍焊膏中插入厚度为60μm的纯锡箔所组成的烧结接头,在0.6 MPa压力及340℃的烧结温度下烧结2 h,接头与基板界面逐渐形成含铜量较高的扇贝状金属间化合物(IMC)(Cu, Ni)_6Sn_5;在350℃下烧结2.5 h,接头中部形成含镍量较高、含铜量较低的(Ni,Cu)_3Sn_4 IMC;在350℃下烧结3 h后接头中部由均匀、致密的(Ni,Cu)_3Sn_4 IMC组成。整个烧结过程中接头处的空隙比先增大后减小,其抗剪强度在350℃下烧结3 h后达到最高15.4 MPa。在250℃时效24～96 h后,接头抗剪强度随着时效时间的增加不断降低,72 h后抗剪强度为10 MPa并趋于稳定。接头在高温时效后保持了一定的抗剪强度。

SiC颗粒增强Al基复合材料焊接工艺研究

通过SiC颗粒增强Al基复合材料与Al合金的焊接工艺试验研究 ,重点分析了材料组合、保温工艺、连接时间等工艺参数对连接接头性能的影响以及连接接头的微观组织及成分分布。研究表明 ,TLP扩散连接是一种适用于复合材料连接的重要方法 ,在相同工艺条件下 ,LF6 /SiCp- 6 0 6 1Al的接头性能明显优于LF6 /SiCp- 2 0 2 4Al。连接时间过短或过长 ,都将影响到接头性能 ,并且连接时间对不同材料组合的影响也不同。