钨/低活化钢钎焊用铁基非晶钎料与接头微结构

为了连接W和CLF-1 RAFM钢,设计出由低活化元素组成的Fe-B-Si、Fe-B-Si-Sn、Fe-B-Si-Cr-(Sn)、Fe-B-Si-P-(Cr,Sn)、Fe-B-Si-Mn-(Ga,Sn)和Fe-B-Si-(Cr,Mn,Ga,Ta,Sn)系列Fe基非晶钎料,结合熔体快淬技术制备出非晶合金箔带,并对W/CLF-1 RAFM钢接头微结构进行了对比研究。采用X-射线衍射仪对箔带样品与焊缝进行了相鉴定;通过差热分析测量了非晶箔带的熔化温度和液相线温度;利用光学金相和电子探针分析了焊缝组织形貌和元素分布。结果表明,利用Fe-B-Si、Fe-B-Si-Cr和Fe-B-Si-Mn-Sn非晶钎料可获得结构完整的W/CLF-1钢接头;前两种钎料得到的焊缝组织基体相为α-Fe固溶体,而含Mn钎料形成的焊缝基体为马氏体组织;在高温钎焊过程中,这些Fe基非晶钎料中的高B含量促使FeWB、FeW2B2和Fe3B型金属间化合物在焊缝中形成,并有效地阻止了W元素向低活化钢基体长程扩散。所设计的低活化Fe基非晶钎料可用于W和低活化钢的连接和接头性能研究。

Cu-P基非晶态钎料基础性研究

研究了四元Cu87.6-x Ni8.3 Sn4.1Px钎料的非晶形成区,发现当x=11.9～16.5at%时,为非晶态合金。该非晶形成区比我们关于三元Cu90-x Nil0 Px钎料的研究结果要宽一些。还测定了四元CuNiSnP非晶态钎料的熔点、润湿性、钎焊接头机械强度、电阻以及显微组织随P含量的变化关系,发现随着P含量增加润湿性增加。而机械强度降低,讨论了其原因。综合所测定的性能指出,四元CuNiSnP非晶态钎料代替Ag-Cu基钎料的可行性。

Cu-P基非晶钎料钎焊机理

采用CuP7.7Sn5.4Ni14Si0.2Zr0.04晶态与非晶钎料钎焊紫铜,通过微观手段对比分析了钎焊温度和保温时间对晶态与非晶态钎料钎焊接头成分和组织的影响.结果表明,CuP7.7Sn5.4Ni14Si0.2Zr0.04非晶钎料钎焊接头由界面区、扩散区以及钎缝中心区组成;随钎焊温度提高或保温时间增加,晶态钎料和非晶钎料钎焊接头界面区和扩散区不断增大,母材热影响区和钎缝中心组织也不断粗化,过高的钎焊温度或过长的保温时间,均会使界面区出现脆性相,但非晶钎料这种影响要小得多;在相同条件下,非晶钎料和母材的相互作用明显比相应的晶态钎料剧烈,其钎缝界面区较为均匀、连续,钎缝中心组织要明显均匀、细小.

镍基非晶态及晶态钎料真空钎焊工艺性能的比较

对Ｎｉ８２．５Ｃｒ７Ｓｉ４．５Ｂ３Ｆｅ３成分镍基非晶态钎料在不同钎焊规范下真空钎焊１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢时的工艺性能进行了系统性研究，并与相同化学成分的粉状和粘带状晶态钎料进行了比较；考察了非晶态钎料预晶化处理后其工艺性能的变化。结果表明，非晶态钎料对母材的润湿性能稍优于粉状晶态钎料，而明显优于粘带状钎料，非晶态钎料预晶化处理后其润湿性能有改善。研究还表明，对Ｎｉ８２．５Ｃｒ７Ｓｉ４．５Ｂ３Ｆｅ３成分的镍基钎料而言，决定其工艺性能优劣的因素不在于其是否为非晶态，而取决于钎料的成分、杂质及气体含量，以及钎料原始状态下元素和组织分布的均匀程度，非晶态钎料正是由于杂质和气体含量极微、元素和组织分布极为均匀，才具有良好的钎焊工艺性能。

非晶镍基钎料钎焊接头性能及微观组织的研究

用非晶镍基钎料和普通晶态钎料在不同的温度下真空钎焊不锈钢,分析了接头的力学性能、元素分布和显微组织。研究表明,钎焊接头的焊接质量在1000℃以下随温度升高而增强,采用非晶钎料的接头强度明显好于普通晶态钎料。

镍基非晶态及晶态钎料真空钎焊时母材在钎料中溶解特性的研究

以高温钎焊时液态钎料对母材溶解厚度的定量计算模型为基础，考察了采用Ｎｉ８２Ｃｒ７．５Ｓｉ４．５Ｂ３Ｆｅ３成分的镍基非晶态及晶态钎料真空高温钎焊１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢时钎料对母材的溶解特性，深入研究了钎焊温度、钎焊保温时间以及钎焊间隙等参数对母材溶解厚度的影响。结果表明，钎焊温度对母材溶蚀的影响比钎焊保温时间剧烈，而钎焊间隙增加明显促进了母材的溶解，采用母材溶解厚度计算模型可对溶蚀控制条件下的钎焊规范及钎焊间隙等参数进行优化匹配。

含硼Cu-P基非晶钎料钎焊紫铜接头的连接强度及微观组织

采用CuP7.7Sn5.4Ni14Si0.2B0.03非晶和常规钎料钎焊紫铜接头,研究了钎焊工艺对连接强度的影响,分析了钎焊接头的微观组织.研究结果表明:钎焊工艺对CuP7.7Sn5.4Ni14Si0.2B0.03常规与非晶钎料钎焊接头的强度均有明显影响,同样条件下,钎焊温度的影响更大;非晶钎料钎焊接头的剪切强度始终高于常规钎料;CuP7.7Sn5.4Ni14Si0.2B0.03非晶钎料钎焊接头扩散区和界面区主要是α-Cu固溶体组织,钎缝中心区主要为α-Cu+(Cu,Ni)3P+(α-Cu+Cu3P)共晶+(α-Cu+Cu3P+δ)共晶的混合组织;CuP7.7Sn5.4Ni14Si0.2B0.03钎焊接头断裂界面处存在大量的Cu-P,Ni-P,Cu-Sn等脆性相,因此,减少脆性化合物的数量有助于提高钎焊接头强度.

Ni基及Fe基非晶态箔带钎料对碳素钢管的润湿行为

在1 200℃×50 s,流动Ar气保护的相同条件下,对比进行了三种非晶态钎料BN i-2,BN i-3与Fe基非晶(Fe78B13S i9)对低碳钢管的润湿性试验。结果表明,BN i-2的润湿角较小,约为10°左右,且对母材表面洁净程度不敏感;BN i-3的润湿角约为45;°Fe基非晶的润湿性最差。分析认为,BN i-2优越的润湿性归因于少量的Cr与Fe有良好的冶金相容性(Cr在Fe中有较大的固溶度并能与钢中的碳作用)以及BN i-2本身较低的熔点。

Zr-Cu-Ni非晶钎料真空钎焊TiAl合金/316L不锈钢接头的界面组织与剪切性能

采用自主设计制备的Zr-42.9Cu-21.4Ni非晶钎料对TiAl合金和316L不锈钢进行真空钎焊,研究钎焊温度和钎焊时间对TiAl合金/316L不锈钢异种金属接头微观组织和剪切性能的影响。结果表明:钎缝界面可以划分为6个不同的反应层。1040℃/10 min下制备的钎焊接头从TiAl合金到316L不锈钢侧界面组织依次为γ(TiAl)+AlCuTi/α_(2)(Ti_(3)Al)+AlCuTi/AlCu+ZrCuNi+FeZr/Cu_(8)Zr_(3)+ZrCuNi+TiFe+Fe_(2)Zr/FeZr+Fe_(2)Zr+TiFe_(2)+ZrCu/α-(Fe,Cr)。随着钎焊温度的升高,接头的抗剪强度先升高后降低。当钎焊温度为1040℃和钎焊时间25 min时,接头抗剪强度达到最大值162 MPa。断口分析表明,接头在FeZr+Fe_(2)Zr+TiFe_(2)+ZrCu界面处萌生,沿着Cu_(8)Zr_(3)+ZrCuNi+TiFe+Fe_(2)Zr和α-(Fe,Cr)扩展,呈解理断裂。

非晶态镍基钎料箔润湿成缝特征及其对钎焊接头形态的影响

通过分析控制非晶态镍基钎料箔用量的钎焊试验结果,对非晶态镍基钎料箔的润湿成缝特征及钎焊接头形态进行了研究.结果表明,即使在钎料不足的情形下,钎料残余层也始终存在,在熔融钎料同母材的相互作用下,钎料残余层/母材界面向母材一侧发生迁移;钎料残余层厚度随钎料量的增加而增大,但界面迁移深度与钎料箔大小无关.熔融钎料成缝行为遵循能量最低原理,其受自身重力、粘滞力和表面张力引起的附加压力共同作用,流动成缝时具有粘性流体的特征,贴近母材表面的边界层流速趋缓,母材向熔融钎料中的溶解则进一步降低了其流动性,最终凝固形成钎料残余层.

钨/低活化钢连接用Fe基非晶钎料

采用单辊急冷技术制备Fe（60）Mn（15）B（16.67）Si（6.33）Sn2非晶箔带,将其作为钎料对DEMO聚变示范堆偏滤器用钨与低活化钢进行了钎焊连接。结果表明：1220℃温度下保温15 min所获得的钎焊接头界面结合良好,无孔洞、裂纹等宏观缺陷,其焊缝组织由单相Fe基固溶体、混合相层（固溶体基体上分布着（Fe,Cr）3B与FeW2B2相）和FeW2B2基化合物层3部分构成;基于合金组元的扩散与交互作用,揭示了钎焊接头组织特征与相关形成机制。

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.

微量B元素对Cu-P基急冷钎料润湿性的影响

采用单辊急冷装置成功制备了三种成分的Cu-P基合金钎料箔带,采用DTA和XRD等手段分析其熔化特性和结构,并对其在紫铜上的铺展性进行研究.结果表明,和同成分的常规钎料相比,急冷钎料的液固相线温度降低,熔化区间变窄.其中B元素含量0.03%的急冷钎料具有最低的液相线温度和最窄的熔化温度区间.B元素含量为0.02%和0.03%的急冷钎料结构为非晶.在相同工艺条件下,B元素含量为0.03%的急冷钎料在紫铜上的润湿性最好;随着钎焊温度提高或钎焊时间的增加,Cu-P基急冷钎料的润湿性都出现了先增大后减小的趋势;急冷钎料和常规钎料相比,润湿性明显提高.

非晶态合金钎料真空钎焊接头组织研究

研究了铜的添加对Ｎｉ－Ｃｒ－Ｂ－Ｓｉ系非晶态箔状合金钎料真空钎焊１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ母材的钎缝的组织特征和临界钎焊间隙（ＣＢＣ）值的影响规律，并与相同成分的晶态粉状钎料进行了对比．结果表明：在钎焊工艺规范确定的情况下，随着钎料中铜的质量分数的增大，钎缝中固溶体含量增加，脆性相厚度减小，钎焊接头的ＣＢＣ值增大；非晶态钎料钎焊接头中的元素和组织分布比较均匀，其ＣＢＣ值较晶态的大．

镍基钎料的钎缝脆性及其影响因素

镍基钎料的钎缝脆性问题，一直是人们关注的研究课题。本文就镍基非晶态钎料、钎焊接头间隙、钎焊温度和保温时间、钎焊后的热处理等对钎缝脆性的影响进行较详细的论述。

钛基钎料制备、应用现状及发展趋势

钛基钎料现已成为钛合金或特殊高温合金材料钎焊连接的首选钎料。本文系统介绍了钛合金的应用、焊接方法、钎焊技术优势和主要钎焊料的研究现状,详细总结了钛基钎料发展历程和钛基非晶箔带钎料的优势,重点分析了钛基粉末钎料制备方法和非晶箔带钎料制备原理及过程,列举了钛基钎料在钛合金散热器领域中的应用现状,展望了新型钛基钎料的发展趋势。

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。

非晶态焊接材料的特性及其应用

非晶态焊接材料是一种极有应用前景的新型焊接材料。综述了非晶态焊接材料和晶态材料相比的特点、非晶态焊接材料的制备技术、典型非晶态焊接材料及其应用,并对非晶态焊接材料研究发展趋势提出了几点看法。

TiZrCuNi钎料钎焊TA2钛接头的组织与性能

分别采用37.5Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni非晶箔带和粉末钎料对TA2钛进行搭接钎焊试验,研究了两种钎料的熔化特性、组织及物相构成,钎焊界面结构、钎焊接头的拉剪性能。结果表明:非晶箔带固-液相线温度差值更小,能更好抑制界面脆性化合物的形成。粉末钎料组织由基体和多种晶体相构成,而非晶钎料组织未见明显晶粒。钎焊界面处Cu、Ni元素快速向基体扩散,Ti元素快速向钎料中扩散。在920℃/15 min下钎焊TA2钛时,使用非晶箔带钎料钎焊的接头界面脆化层和晶间渗入区厚度之和低于粉末钎料接头的,并且其元素互扩散相对更为充分。适当降低钎焊温度或缩短保温时间可减弱界面元素对基体的熔蚀。使用非晶箔带钎料钎焊的接头塑性稍优于粉末钎料接头的,但其拉剪强度更低,这是由于该接头界面脆化层更厚,产生更多的脆性化合物造成的。

快速凝固钛基钎料性能的研究

测定了利用钛基非晶态薄带钎料和相同成分的晶态钎料的熔化特性。研究了其金相组织及其在TC4上的扩散性能。测定了TC4钎焊接头的抗拉强度和冲击韧性值。