Ti-Zr-Ni-Cu非晶钎料在Si_3N_4陶瓷上的润湿性研究

针对Si3N4陶瓷的高温活性钎焊要求,设计了高温Ti-Zr-Ni-Cu非晶钎料成分,并采用单辊急冷法成功制备了Ti-Zr-Ni-Cu非晶钎料。对比分析了相同成分的Ti-Zr-Ni-Cu非晶和晶态钎料在Si3N4陶瓷表面的润湿情况。结果表明:在低真空条件下,晶态钎料能够润湿Si3N4陶瓷,非晶钎料却因完全氧化而失效。在5×10-3Pa高真空条件下,非晶钎料的润湿性优于晶态钎料,在研究的Ti-Zr-Ni-Cu非晶钎料中,Ti40Zr25Ni15Cu20非晶钎料对Si3N4陶瓷的润湿性最佳。

Ti-Zr-Ni-Cu非晶钎料

根据S i3N4陶瓷钎焊性和非晶形成能力的要求,确定非晶钎料合金成分为Ti40Zr25N i15Cu20;采用单辊熔体快淬法成功制备了箔带状Ti40Zr25N i15Cu20钎料合金,并通过X射线衍射、差热分析、电镜线扫描等分析手段证实其为非晶态。试验结果表明,Ti40Zr25N i15Cu20合金其约化玻璃温度Trg=0.76,过冷液相区ΔTx=78 K。

Ti-Zr-Ni-Cu非晶钎料钎焊Si_3N_4陶瓷的连接强度

采用Ti40Zr25Ni15Cu20非晶钎料钎焊Si3N4陶瓷,研究钎焊工艺参数对界面反应层和接头连接强度的影响。结果表明:随着钎焊时间的增加和钎焊温度的提高,接头弯曲强度都表现出先上升后下降的趋势;钎焊工艺参数对连接强度的影响主要是由于影响反应层厚度所致;在相同钎焊工艺条件下,采用Ti40Zr25Ni15Cu20非晶态钎料和晶态钎料相比,其接头连接强度提高了84%。

Ag-Cu-Ti钎料钎焊单晶金刚石磨粒的研究

本文根据金刚石与其它元素的结合机理,分析了高强度连接元素Ni、Co、Mn、Si、B,低熔点连接元素Ag、Cu、Zn、Sn和强碳化物形成元素Ti、Cr、W对金刚石的连接作用,研制出6种适合不同焊接条件的钎焊单晶金刚石磨粒的合金钎料。试验结果表明,在焊接温度为940℃,真空钎焊无镀膜单晶金刚石磨粒与45钢基体时,用钎料90(Ag72-Cu)-10Ti合金箔的焊接强度比用AgCu共晶合金箔与Ti箔的焊接强度高。

活性Cu-Ni-Ti钎料对Si_3N_4陶瓷浸润性的影响

研究了温度和Ti含量对以Cu85 Ni15 、Cu70 Ni30 、Cu5 5 Ni45 合金为基的Cu Ni Ti合金在Si3N4上浸润性的影响。结果表明 ,随温度和钎料中Ti含量的上升 ,Cu Ni Ti钎料在Si3N4陶瓷上的浸润角减小 ,而随钎料中Ni含量的增加 ,钎料浸润性变差。分析认为 ,钎料在陶瓷上的浸润性不仅取决于活性组元与陶瓷之间反应的标准自由能变化ΔG0 ,还与活性组元在钎料中的存在状态有关。

Ti对Sn0.7Cu无铅钎料润湿性和界面的影响

研究了Ti的加入对Sn0.7Cu无铅钎料润湿性能以及钎料/Cu界面微观组织的影响。结果表明：在Sn0.7Cu中添加微量Ti,提高了钎料的润湿性能,可使铺展面积提高5%左右,当钎焊时间为3 s时,界面金属间化合物（IMC）形貌由原来的扇贝状变为锯齿状;随着钎焊时间延长,Sn0.7Cu/Cu和Sn0.7Cu0.008Ti/Cu界面IMC层厚度不断增加,其形状逐渐变为板条状,并可观察到IMC在钎料中的溶解、断裂。同等条件下,Ti的加入使界面IMC层的平均厚度减少约10%~25%;晶粒平均尺寸增加20%~75%,且钎焊时间越长,平均尺寸增加越少。

采用Fe基非晶钎料钎焊W-Cu复合材料界面组织与弯曲强度

采用Fe-Si-B系非晶钎料,钎焊温度1 060℃,保温30 min,真空度优于4×10^(-3)Pa时可实现W-Cu合金的真空钎焊连接,并对钎焊界面的微观组织、显微硬度、弯曲强度、元素分布及物相组成等进行分析。结果表明,钎焊连接界面致密,钎缝基体为Cu,Si,B等在Fe中的固溶体相,钎缝新生相为Fe基体上分布细密的α-Fe(W)相。钎缝显微硬度高于两侧母材,钎缝中主要为α-Fe(W)及FeCu_4,Fe_(0.9)Si_(0.1)及Cu_3Si。W-Cu复合材料钎焊接头的抗弯强度达到482 MPa,断面表现为解理断裂与韧性断裂的复合断裂形态。韧性断裂主要发生于钎缝与Cu组元的结合部位,而解理断裂发生于钎缝与W相的结合部位。

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。

(Ti-50Cu)+Nb钎料钎焊Si/SiC复相陶瓷与殷钢

采用真空钎焊方法,以Ti50Cu+Nb钎料连接Si/SiC复相陶瓷与殷钢。采用扫描电镜进行接头显微组织结构分析,并研究了Nb含量对接头力学性能的影响。结果表明:采用Ti50Cu+Nb钎料连接Si/SiC复相陶瓷与殷钢,可获得连接良好、组织致密的接头,Nb含量40%(体积分数)、钎焊温度970℃、保温时间5 min时,接头室温剪切强度达到最大值122.2 MPa。

用Ti50Cu＋W钎料连接Si／SiC复相陶瓷与殷钢的研究

采用真空钎焊方法,以Ti50Cu+W钎料连接Si/SiC复相陶瓷与殷钢。观察分析了获得接头显微组织结构,测定了接头的力学性能,研究了工艺参数和增强相W含量对接头组织结构和力学性能的影响。研究结果表明:采用Ti50Cu+W钎料连接Si/SiC复相陶瓷与殷钢,可获得连接良好、组织致密的接头,W含量30%(体积分数),钎焊温度970℃,保温时间5min时,接头室温剪切强度达到最大值106MPa。

非晶新型代银钎料的制备及性能研究

采用液态单辊急冷法,在大气下制备了几种非晶态新型代银钎料箔带,其材料的最佳成分数w(Cu)为68%～79%,w(Ni)为5%～14%,w(Sn)为4%～10%,w(P)为7%.在反复实验的基础上,确定了合理的钎料母合金熔炼工艺和单辊急冷法制备工艺,冷辊转速、喷嘴口尺寸、喷带的间隙和喷射压力是制备非晶态箔带的关键工艺参数.制得的几种非晶态新型代银钎料箔带成型性良好,对折180°不折断.并利用DTA,SEM及XRD等方法对Cu P非晶态钎料箔带的非晶形成能力及熔化特性进行了研究.结果表明,制备的Cu Ni Sn P非晶合金箔带熔点和润湿性与Ag基钎料接近.

瞬间液相焊非晶铜基钎料的制备及其性能研究

利用液态单辊急冷法制备用于铜及铜合金瞬间液相焊非晶铜基钎料——Cu68.5Ni15.7P6.5Sn9.3。制得的非晶铜磷钎料薄带具有良好的韧性,可以冲压成各种形状,钎焊工艺性能优良。将该钎料在4种钎焊温度(660℃、670℃、680℃、690℃)和3种保温时间(5 min、10 min、15 min)下与紫铜进行真空钎焊。结果表明,用非晶Cu68.5Ni15.7P6.5Sn9.3钎料焊接的接头有较高的强度。

Cu含量对钛基钎料的微观组织及抗剪强度的影响

在基体钎料Ti-20Ni上添加不同含量Cu形成Ti Ni Cu三元合金,利用X射线衍射分析仪、JSM-5610LV扫描电镜及能谱分析以及AG-1250KN万能试验机研究测定Cu含量对Ti-20Ni微观组织及钎焊接头抗剪强度的影响。结果表明:在基体钎料Ti-20Ni上添加Cu可以细化组织,显著提高Ti-20Ni抗剪强度。Ti20Ni10Cu的抗剪强度较Ti20Ni5Cu提高了23.7%,其抗剪强度达到218.55 MPa。

TiAl合金与ZrB2-SiC陶瓷非晶钎焊接头组织与力学性能

采用Cu41.83Ti30.21Zr19.76Ni8.19(at.%)非晶钎料对Ti48Al2Cr2Nb合金与ZrB2-SiC陶瓷进行真空钎焊连接,通过扫描电镜、能谱分析、X射线衍射以及万能试验机对接头的微观组织和力学性能进行研究。结果表明:TiAl合金与ZrB2-SiC陶瓷钎焊接头的界面结构为TiAl/Ti2Al/AlCuTi/(Ti,Zr)2(Cu,Ni)+TiB+TiCu/Ti5Si3/ZS。当钎焊温度为910℃,随着保温时间的延长,靠近ZrB2-SiC一侧反应层宽度逐渐增大,接头中弥散分部的TiB和TiCu聚集长大。接头剪切强度随着保温时间的延长先上升后降低,当钎焊温度为910℃,保温20 min时,接头剪切强度最大,为187 MPa,通过对各工艺的接头断口分析,发现接头均断裂在陶瓷侧,断裂方式为脆性断裂。

铜磷基非晶钎料的钎焊性能研究

利用单辊甩带法制备成分为(原子分数,%)Cu_(68.6)P_(14)Ni_(13)Sn_4Si_(0.4)的铜磷基非晶钎料。采用X射线衍射分析、差示扫描量热分析、扫描电镜分析等方法研究非晶钎料的显微组织、熔化特性、润湿性和钎焊性能,并与HL201和HL205两种普通市场钎料的相应性能进行了了对比。结果表明:铜磷基非晶钎料较铜磷市场钎料的显微组织均匀、熔化温度明显降低、熔化区间小、润湿性好,有利于提高钎焊接头性能。

采用钛基非晶态钎料真空钎焊Ti65高温钛合金

为了实现高温钛合金Ti65的高质量钎焊连接,采用真空快淬技术制备了以锆元素为变量的3种成分的钛基非晶态钎料,并根据3种钎料的最佳焊接工艺对Ti65进行了钎焊。采用扫描电子显微镜分析了3种钎料钎焊接头的微观组织与元素分布特征,并对比分析了接头室温和650℃拉伸性能。试验结果表明:3种钎料表面质量良好,无孔洞,均能实现Ti65连接,接头主要为片层状魏氏组织,但是Ti-13Zr-Cu-Ni钎料,存在连续的化合物相。力学性能结果表明,3中钎料的室温和650℃高温拉伸性能均能达到母材拉伸强度的90%以上,Ti-13Zr-Cu-Ni钎料的室温拉伸强度略低,断裂主要发生在接头界面处,表现为脆性断裂,Ti-Cu-Ni钎料室温和650℃高温拉伸试样断裂均发生在母材,呈现出与基体等强的力学性能。

钎焊温度对TC4与Ti_3 Al-Nb合金钎焊接头组织的影响

采用50Ti-20Zr-20N i-10Cu粉末钎料对Ti3A l-Nb合金与TC4合金进行真空钎焊,通过SEM、EDS、电子探针及拉伸试验研究不同钎焊温度下钎焊接头的显微组织及性能特征。结果表明,钎焊温度升高钎焊接头强度并不提高;不同温度下钎焊接头中靠近TC4合金基体边界处均生成魏氏体组织,随温度升高魏氏体组织粗化程度加剧;整个钎焊接头中Ti3A l-Nb合金基体与钎料的反应程度弱于TC4合金基体。

块体Mg_(65)Cu_(22)Ni_3Y_(10)非晶态合金的制备及在焊接中的应用

利用铜模浇铸法制备了厚度为2mm、成分为Mg65Cu22Ni3Y10块体合金试样，并通过X射线衍射、差热扫描量热仪证实其为完全的非晶态。以镁合金AM60B为母材、2mm厚的Mg65Cu22Ni3Y10板状非晶态合金为中间层，在420～540℃下进行焊接，利用金相显微镜、扫描电镜（SEM）和能谱仪研究了焊接接头的微观形貌和成分分布。结果表明：界面接合良好，未观察到片状夹杂物、气孔及未焊合等缺陷；焊缝区由块状α-Mg相和针状化合物组成，基体中的Al元素通过晶界扩散偏聚到焊缝中，微量Y元素扩散到基体中，有少量的Mn和Cu元素发生偏聚，Ni元素分布均匀，没有发生偏聚现象。

Si_3N_4/Cu68Ti20Ni12的界面结构及连接强度

采用Cu68Ti20Ni12钎料进行了Si3N4/Si3N4的活性钎焊连接。结果表明:钎焊温度和时间对连接强度有重要影响;在1373K,10min的连接条件下,Si3N4/Si3N4连接强度达到最大值289MPa。通过对Si3N4/Cu68Ti20Ni12界面区的微观分析:发现Ti,Ni明显向Si3N4方向富集,相对Ni而言,Ti的富集区更靠近Si3N4陶瓷,而Si则向钎料方向扩散,Cu在接头中心富集;界面区存在2层反应层,反应层Ⅰ为TiN层,而反应层Ⅱ则由TiN,Ti5Si4,Ti5Si3,Ni3Si及NiTi化合物组成。

钎缝间隙对TC4与Ti_3Al-Nb合金钎焊接头组织的影响

采用50Ti-20Zr-20Ni-10Cu粉末钎料对Ti3Al-Nb(Ti-13Al-24Nb)(质量分数)合金与TC4合金(Ti-6Al-4V)进行真空钎焊,通过SEM、EDS电子探针及拉伸试验,研究不同钎缝间隙的钎焊接头的显微组织及性能特征。结果表明,钎缝间隙对钎焊接头的组织及性能有较大影响,当钎缝间隙增大时,钎焊接头的组织变得复杂,在接头中既形成了共晶组织又形成了化合物带,这种组织特征会显著降低接头的强度。