Numerical simulation of copper based filler metal droplets spreading under arc brazing

The spreading behavior of copper filler metal droplets under arc brazing was studied by numerical simulation method using Surface Evolver software. The mathematical model in which arc pressure force acceleration was added to the droplet microelement as the form of gravity acceleration was used in numerical simulation. Then the 3D filler metal droplet profile for different welding currents was simulated. The results show that the simulation results and the experimental results are in good accordance. And it can be seen that the spreading height decreases and diameter increases with the increasing welding current in an approximate linear relation.

钛合金/铜-镍/不锈钢焊接接头的组织与性能

采用铜-镍复合填充金属进行了钛合金和不锈钢的冷金属过渡焊接,借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪研究铜-镍复合填充金属对钛合金/不锈钢焊接接头微观组织和力学性能的影响.结果表明,添加铜-镍复合填充金属后得到了无焊接缺陷的钛合金/不锈钢焊接接头.接头中形成了硬度相对Ti-Fe,Ti-Cu金属间化合物较低的Ti-Ni金属间化合物,改善了钛合金/不锈钢焊接接头的拉伸性能.当焊接电流为182 A时,钛合金/不锈钢接头的拉剪强度最大为348 MPa.钛合金/不锈钢接头由不锈钢-焊缝金属界面、不锈钢-纯镍-钛合金界面、钛合金-焊缝金属界面和焊缝金属组成,接头中形成了Ti-Cu,Ti-Ni,Al-Cu-Ti和Al-Ni-Ti-Fe-Cu金属间化合物.随着焊接电流的增大,钛合金侧界面反应层的显微硬度逐渐增大,且反应层的宽度也逐渐变宽.创新点:研究铜-镍复合填充金属对Ti-6Al-4V(TC4)钛合金/304不锈钢焊接接头的微观组织、化合物组成以及力学性能的影响.

一种大电流空气断路器电触点焊接工艺研究

研究了Emax系列空气断路器电触点使用BAg15CuP钎料焊接的焊接工艺,同时与BAg40CuZnCd钎料的焊接性能进行对比。通过金相分析,得出了BAg15CuP钎料在大电流空气断路器电触点的最佳焊接工艺,开发出合适的高频感应焊接线圈,成功完成大电流空气断路器电触点高频感应钎焊的工艺改进。

两种铜磷钎料对紫铜钎焊的焊接性能和焊缝组织对比

对国产BCu80PAg钎料和德国进口L-Ag15P钎料进行了化学成分、熔化性能、润湿性试验,并比较了这两种铜磷钎料对紫铜钎焊焊接接头的力学性能和焊缝组织。结果表明:L-Ag15P钎料的成分均匀性和润湿性要好于BCu80PAg的,其熔化区间较窄;两种钎料焊接接头的力学性能相当;两种钎料所形成焊缝的显微组织主要都是亚共晶,初生相为富银和磷的-αCu固溶体,共晶体组分为-αCu固溶体和Cu3P化合物。

CuMnNiCo钎料钎焊MGH956合金接头组织及力学性能研究

采用自制的CuMnNiCo钎料对氧化物弥散强化（ODS）合金MGH956进行钎焊实验,分析了钎焊过程中各种组织的形成过程,研究了不同的钎焊温度对接头组织和性能的影响.结果表明：在1000～1050℃保温20min工艺下钎焊MGH956合金,均可获得良好的钎焊成形效果,钎焊接头由钎缝中心区的Cu-Mn基固溶体和两侧扩散反应区的Fe-Mn基固溶体组成,并含有三种不同的化合物相.钎焊温度为1030℃和1050℃时,接头的室温拉伸断裂发生在钎缝中心处,断口主要呈沿晶脆性断裂特征.钎焊温度的提高使沿晶界分布的脆性（Mn,Ni）-Si相减少,有利于改善钎焊接头强度,钎焊接头的室温抗拉强度最高可达到母材强度的75％.

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.

复合添加La,Ce和Si对铜磷钎料润湿性和焊缝微观组织的影响

对添加La、Ce和Si的HL201-E钎料和HL205钎料进行了熔化特性及铺展性试验,并采用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪分析了两种焊件焊缝微观组织,研究了复合添加La、Ce和Si对铜磷钎料润湿性和焊缝微观组织的影响。结果表明,HL201-E钎料与HL205钎料相比,熔化温度相近,润湿性稍差。HL201-E钎料焊缝组织是由α-Cu化合物相、Cu-Cu3P二元共晶化合物相组成的。HL205钎料焊缝组织由α-Cu化合物相、Cu3P化合物相和少量的含Ag固溶体组成。复合添加La、Ce和Si能细化钎料组织,但由于稀土元素易被氧化,生成黑色稀土相覆盖α-Cu。

Ag-Cu-Ti活性钎料真空钎焊钨、石墨与铜的研究

研究了 Ag- Cu- Ti活性钎料高真空钎焊钨与铜和石墨与铜。结果表明 ,钎焊钨与铜时可获得接近母材铜强度的接头 ,剪切断裂发生在铜与 Ag- Cu- Ti之间的扩散层中 ;钎焊石墨与铜时接头最大强度为 3 2 MPa,剪切断裂主要发生在近石墨与钎缝金属界面的石墨中。高强度结合界面是通过活性元素

铜磷钎料热拉拔过程加热工艺对钎料组织和塑性的影响

研究了铜磷钎料的冷脆性、热塑性和热塑加工性在热拉拔过程中不同加热方式下的变化情况,重点分析比较了铜磷钎料的加热方式和温度调控方法与铜磷钎料加热电源的输出特性的关系.结果表明,相对稳定的钎料温度是高效拉拔的关键.在诸多加热方式中,直流高频开关电源具有钎料温度易调控、电能热能转换效率高、拉拔过程稳定的优点.

不锈钢TIG熔钎焊接头微观组织及力学性能

采用高温铜基S211和S201焊丝对不锈钢进行了TIG熔钎焊试验,运用OM,SEM,EDS分析了接头微观组织,通过拉伸试验评定了接头力学性能。结果表明,不锈钢接头具有熔焊与钎焊的双重性质,不锈钢上部靠近电弧区熔化,存在一个α+ε相熔合区;下部不锈钢未熔,为钎焊结合;焊缝基体为Fe在Cu中的过饱和固溶体相,基体上存在大量尺寸不等的α+ε相高温颗粒,焊缝区上部含高温颗粒多,下部含量少。两种接头均断裂于焊缝区,S211焊丝接头强度要高于S201焊丝,分别达到498.33 MPa和476.67 MPa,而S201焊丝接头的断后伸长率要高于S211焊丝,分别为19.6%和13.8%。

铜磷钎料表观色度与表层成分演变的探讨

文中简述了铜磷钎料的应用和加工技术发展现状,结合生产实际测试铜磷钎料在热加工过程中表观色度和表层成分,引入表观色度来预判铜磷钎料表层微区成分,并探讨成分与色度的关系.以BCu89AgP和BCu91AgP两种常用铜磷钎料为典型代表,测出了他们在不同工艺条件下色度和表层微区成分演变结果,分析了铜磷钎料的变色机理,结果表明,色度与成分存在着一定的对应关系,为生产应用提供了重要参考.针对色度演变情况和成分演变规律,提出了几条铜磷挤压和拉拔工艺原则,标定了铜磷钎料实际生产中希望得到"玫瑰红"色的色度范围,给出了挤压温度和拉拔温度建议.

镍基合金/不锈钢TIG熔-钎焊工艺的研究

采用高温铜基S211焊丝对镍基合金/不锈钢进行了TIG熔-钎焊工艺试验,研究了焊接电流、电弧长度、焊接速度和送丝速度等工艺参数对焊缝成形的影响,并对接头性能进行了测试。研究结果显示,TIG熔-钎焊可以采用小的热输入来减少母材的熔化,适当减小焊接电流和增大焊接速度能够有效控制焊接热输入,保证焊缝成形,而适当增大电弧长度,可以增大电弧加热面积,有利于钎料的润湿铺展;通过剪切试验测得接头断裂于焊缝与不锈钢边界面处,接头抗拉强度达到195.0MPa。

金刚石/铜基钎料粉末注射成型工艺参数的优化

通过正交试验对金刚石/铜基钎料粉末小型薄壁件的注射成型工艺参数进行了优化。结果表明:当模具温度为40℃,注射压力为12MPa,注射温度为150℃,注射流量为20cm3·s-1时,为最佳工艺参数组合,能获得表面光整、组织均匀的注射生坯;随着注射压力的增大,注射生坯密度增大;注射温度升高,生坯密度降低;注射流量增大,生坯密度先升后降。

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．

LD31铝合金电刷镀SnPb钎料合金软钎焊

采用在LD31表面电刷镍阻挡层、铜改性层,将LD31铝合金的连接转化为铜的连接,在镀铜层的表面电刷镀SnPb钎料直接进行钎焊,通过开发低应力镀镍液和调整电刷镀工艺参数解决镍过渡层的裂纹问题,研究分析了镀层的显微结构及表面状态,焊缝的结构及元素分布,考察了焊接加热过程对镀层的影响。研究表明,通过在镀铜层表面直接刷镀SnPb钎料合金可以实现软钎焊连接,接头的抗剪强度可达20MPa,镀镍层、镀铜层钎焊后无裂纹、剥离等缺陷产生。

无铅钎料/Cu焊盘接头的界面反应

研究了无铅钎料Sn-3.8Ag-0.5Cu与Cu焊盘接头Cu-Sn界面金属间化合物的形成与长大机理。采用CALPHAD方法利用ThermoCalc软件进行了Sn-3.8Ag-0.5Cu/Cu合金体系亚稳相图计算,比较了界面处局部平衡时各相形成驱动力大小,预测了体系界面反应过程中的金属间化合物形成类型和反应通道;预测结果表明,界面金属间化合物有Cu6Sn5、Cu3Sn,第一析出相为Cu6Sn5;通过SEM和EDX分析,验证了预测的准确性。根据金属学固液界面的扩散与溶解规律,分析了界面金属间化合物的形成和长大特点。

无氧铜真空钎焊密封技术研究

采用Ga基钎料对TU1无氧铜漏气材料开展真空钎焊堵漏工艺技术研究,对Ga、Ga-In、Ga-Sn、Ga-In-Sn等不同钎料的封接效果进行分析。结果表明在焊接温度600℃、保温时间60min、真空度5×10^(-3)Pa的条件下,可实现小于5×10^(-9)Pa·m^3/s的漏率指标,并形成均匀、连续的焊缝微观组织结构,满足500℃、20 h的烘烤排气热处理工艺。

钎焊工艺参数对铜/钢钎焊接头组织及性能的影响

在钎焊时间120～1500s、钎焊温度1093～1223K的条件下,采用Ag-Cu共晶钎料对铜和1Cr18Ni9Ti进行钎焊,利用扫描电镜及能谱仪对其接头的界面组织进行了研究。结果表明,接头界面结构为Cu/Cu(s.s)/Ag(s.s)+Cu(s.s)/1Cr18Ni9Ti。以抗剪强度评价其接头的力学性能,发现当钎焊温度为1173K、保温时间为300s时,接头抗剪强度最高,为214MPa。

基于BNi76CrP粉末钎料的1Cr18Ni9Ti与T2异种材料真空钎焊工艺研究

采用BNi76CrP粉末钎料开展了1Cr18Ni9Ti与T2异种材料的真空钎焊工艺试验,研究了不同钎焊温度下BNi76CrP粉末钎料对1Cr18Ni9Ti不锈钢和T2紫铜的润湿性能和钎焊性能。结果表明:在960~980℃范围内BNi76CrP粉末钎料对1Cr18Ni9Ti不锈钢与T2紫铜具有良好的润湿性能,且随钎焊温度的升高润湿性呈逐渐增强趋势。在钎焊温度960~980℃下保温5 min时,得到良好的1Cr18Ni9Ti不锈钢与T2紫铜钎焊接头组织,接头具有良好的耐压性能和气密性能,未见裂纹、气孔等缺陷。

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。