TA15钛合金钎焊工艺与接头组织性能研究

针对TA15钛合金复杂精密构件设计制造可能的需求,采用Ti-21Cu-13Zr-9Ni钎料材料对TA15合金进行了真空钎焊。通过扫描电镜与能谱分析等手段,对钎焊接头界面的元素分布及钎焊接头的组织进行分析;同时测试了接头室温和高温力学性能。实验结果表明:采用Ti-21Cu-13Zr-9Ni钎料钎焊TA15钛合金合理可行;真空钎焊接头通过扩散处理,可以提高接头强度,接头室温和高温拉伸强度分别达到母材的98%和94%;真空钎焊接头脆断于钎缝,扩散处理后的接头韧断于基体。     

K403合金高性能钎焊技术研究

用新型镍基钎料3P1对K403合金进行真空钎焊试验,分析钎焊接头的微观组织和连接机制,测试接头高温力学性能.结果表明:采用3P1钎料,在1230℃/10min 1160℃/4h条件下进行K403合金钎焊,可以获得无缺陷的,与基体组织相似的钎焊接头,其1000℃下高温拉伸强度可以达到基体强度的90%,高温持久强度可以达到基体强度的70%以上.     

BNi-2非晶钎料钎焊高铌TiAl合金与GH3536合金接头组织与性能

采用非晶态BNi-2钎料成功实现了高铌TiAl合金与GH3536合金的连接,获得良好的钎焊接头。钎焊接头的典型界面组织为TAN/B2+τ3/τ4+（Ni-Ti）-B/γ+（Ni-Ti）-B+CrB+G相/GH3536。通过分析钎焊温度对接头界面微观组织的影响,表明BNi-2钎料中B元素的扩散以及GH3536合金向液态钎料中的溶解对界面组织结构演变起着至关重要的作用。而随着钎焊温度的升高,扩散IV区逐渐消失,接头由4个区域变为3个区域,τ3/τ4化合物层及钎缝区域均逐渐增厚,黑色CrB相发生粗化,细小点状（Ni,Ti）-B含量减少。1 160℃保温10 min时,所获得的钎焊接头最大室温及高温（700℃）抗剪强度分别为~106.8 MPa和~76.2 MPa,其剪切强度降低约28.6%,接头均呈现脆性断裂模式。接头形成过程可以划分为固相扩散、液相生成、等温扩散凝固和残余液相析出4个阶段。     

TC4钛合金真空钎焊的研究

用钛基钎料钎焊的钛合金焊接接头强度较高,因而具有一定的应用前景。本课题采用Ti-Zr-Cu-Ni钎料并加入适当的合金元素,成功地应用于TC4合金的钎焊,钎缝成形良好,提高了焊接接头的性能。     

TC4/TA18钛合金蜂窝夹层结构钎焊工艺研究

针对TC4/TA18钛合金蜂窝夹层结构,采用Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni非晶箔带钎料,研究钎焊温度和保温时间对TC4/TA18钛合金蜂窝夹层结构接头微观组织及力学性能的影响,优化出TC4/TA18钛合金蜂窝夹层结构较优的钎焊工艺为920℃/保温90min和钎料添加量80μm,该工艺参数下钎焊接头的室温拉脱强度平均值最高,可达19.82MPa,破坏部位为TA18钛合金蜂窝芯。     

Ti_2AlNb合金的钎焊试验研究

采用箔带状Ti-15Cu-15Ni钎料合金对Ti2Al Nb合金开展钎焊试验研究。随着钎焊温度的升高,钎料合金在基体材料上的润湿角逐渐减小,直至965℃完全润湿基体材料。当钎焊工艺为975℃/10min时,钎焊接头室温抗拉强度可达855MPa,达到基体强度的80%。钎焊界面为冶金结合界面,未见焊接缺陷,界面中心存在10μm宽的钎料元素富集区。该工艺条件下,Ti2Al Nb合金的室温拉伸断口为脆性解理断口,钎料元素富集区处产生了大量的二次裂纹。研究结果为Ti2Al Nb合金钎焊构件的制造技术提供了理论基础。     

定向凝固Ni_3Al基高温合金IC6A的真空钎焊

用Co45CrNiWBSi,Co45NiCrWB及N300E三种钴基钎料对定向凝固Ni3Al基合金IC6A的真空钎焊进行探索研究,测定钎焊接头在900℃下的持久性能.试验结果表明,三种钴基钎料对IC6A合金钎焊工艺性能良好,均可获得致密完整的钎焊接头.但含元素Si和B的Co45CrNiWBSi钎料钎焊接头的高温持久性能较差,而仅以B作为降熔元素的N300E和Co45NiCrWB钎料钎焊的接头具有较好的持久性能,其中Co45NiCrWB钎料钎焊IC6A合金接头在900℃/160MPa下的持久寿命达100h以上.     

钛合金蜂窝壁板结构钎焊工艺

针对TC4钛合金蜂窝壁板结构,采用非晶态Ti-Zr-Cu-Ni箔状钎料,研究了钎焊温度、保温时间对钛合金蜂窝壁板结构钎焊接头组织及接头强度的影响,优化出TC4钛合金蜂窝壁板结构最佳钎焊工艺为930℃/12min.     

界面端奇异应力场分析在异种材料焊接中的应用

依据界面力学的奇异性理论,阐述了接触角为90°的对接界面的奇异应力场特征,并以此为基础,分别对异种钛合金的线性摩擦焊材料选用、Cf/C复合材料与TC4钛合金钎焊接头的钎料选择及界面层设计进行了分析,结果表明:TC4/TC17较TC11/TC17具有较好的界面匹配,更易获得良好的线性摩擦焊接头;选用AgCuTi钎料较TiZrNiCu钎料更适于Cf/C复合材料与TC4合金的钎焊;选用TiZrNiCu钎料时,采用Cf/C复合材料/TiZrNiCu/Cu/TiZrNiCu/Mo/TiZrNiCu/TC4界面结构进行钎焊可获得较好的匹配连接。     

C/ C 复合材料与高温合金钎焊接头微观组织与性能分析

采用BNi68Cr WB粉末作为连接材料,利用真空钎焊工艺成功制备了C/C复合材料与镍基高温合金(GH600)的连接试样。并借助扫描电子显微镜和材料万能试验机,研究钎焊接头微观组织结构和室温及高温(700℃)下的抗剪切性能。结果表明,使用BNi68Cr WB粉末可以实现C/C与GH600的钎焊连接,接头的断裂位置为C/C复合材料母材;与室温条件相比,钎焊接头在700℃下的抗剪强度较低。     

Al2O3陶瓷与GH3536真空钎焊接头界面组织与力学性能

采用Ag-5.0Cu-1.0Al-1.25Ti银基钎料通过真空钎焊的方法实现了Al₂O₃陶瓷与镍基高温合金GH3536的连接。为明确钎焊接头的界面形成机理,通过扫描电子显微镜和X射线衍射分析的测试方法研究了接头的界面组织结构与物相组成。同时探究了钎焊温度与保温时间对接头微观组织与力学性能的影响规律,从而实现工艺参数的优化。研究表明：在钎焊温度为970℃,保温时间为10 min的条件下,Al₂O₃/GH3536钎焊接头的典型界面组织为Al₂O₃/Ti₃（Cu, Al）₃O/Ag（s, s）+AlCu₂Ti/TiNi₃+TiFe₂/GH3536,其接头的抗剪强度最高可达到194±10 MPa。随着钎焊温度的升高和保温时间的延长,Ti₃（Cu, Al）₃O反应层的厚度增加,钎缝中的富Cu相减少,AlCu     

激光毛化对Cf/SiC与TC4钎焊接头组织及性能的影响

由于线胀系数差异大,Cf/Si C复合材料与TC4钛合金钎焊接头容易形成较大的内应力而开裂失效。为了进一步提高接头强度,应用激光毛化工艺在Cf/Si C表面烧蚀出微孔,采用银基钎料对Cf/Si C与TC4进行钎焊。焊后对接头力学性能进行测试,对接头界面及断口显微组织进行观察。结果表明:焊前对Cf/Si C表面进行激光毛化处理,钎料能够填充微孔并形成良好的钎焊界面,能够提高Cf/Si C与TC4钎焊接头的剪切强度。     

保温时间对K452高温合金钎焊接头组织与性能的影响

采用钴基钎料及镍基合金粉料,分别在1170℃保温10min、60min和120min的钎焊工艺下,对K452镍基铸造高温合金进行真空钎焊实验,通过扫描电镜和能谱分析仪进行了接头显微组织观察与物相分析,并测试钎焊接头的高温力学性能。结果表明:在保温60min的工艺规范下,界面实现较好的结合,钎缝内部孔洞缺陷较少,钎缝组织均匀,有利于钎焊接头性能的提高;在更长的保温时间120min下,钎缝内部又有蚀孔缺陷形成,且较多的白色块状化合物在合金粉颗粒间聚集长大,但界面结合良好,钎焊接头性能较高,900℃抗拉强度达到400MPa,900℃/100MPa持久寿命为141h55min。     

AuNi9 导电环刷丝的钎料成分改进及性能分析

采用Sn Pb、In Pb和In Pb Ag三种钎料对航天器控制系统中的Au Ni9刷丝进行了钎焊试验,对钎焊接头的力学性能、断口形貌以及微观组织、化合物相成分进行对比分析,探讨改进后钎料对钎焊接头化合物层形成的影响。结果表明,Sn Pb钎料钎焊Au Ni9刷丝接头区域靠近金合金一侧产生了明显的化合物,主要包括:Au Sn4及Au Ni2Sn4和Ni3Sn4化合物相。In Pb钎料能明显降低钎焊接头脆性,接头区域未发现金属间化合物的产生。InPb Ag钎料不仅能保护铜导线的镀银层,而且钎焊接头还会产生细小的强化相Ag2In,增强接头剪切强度。     

K403与DZ4高温合金的大间隙钎焊

采用两种含钨钎料N171,N300和Rene'95高温合金粉末对K403与DZ4高温合金的大间隙钎焊工艺进行了研究。试验结果表明,在钎焊接头间隙中预填合适粒度的Rene'95高温合金粉末,可实现K403+DZ4的大间隙钎焊。焊后在较高温度进行较长时间的扩散处理,可明显改善大间隙钎焊接头组织,并防止其焊后固溶处理时发生严重重熔,但为避免高温合金粉被钎料过分溶解,在高温扩散处理前,应先在较低温度进行一定时间的热处理。采用N300钎料、预填Rene'95粉钎焊的K403+DZ4大间隙接头经焊后扩散处理,具有良好的高温力学性能,接头900℃的拉伸强度达铸态K403母材的92%,980℃/126MPa条件下持久寿命为135h;再经固溶处理后,接头900℃的拉伸强度超过铸态K403母材水平(677MPa),持久寿命也略有提高。     

锡、镓对铝钛异种合金真空钎焊的影响

在铝硅钎料中加入一定比例的锡和镓元素，具有改善接头组织形态、降低钎料熔点、提高钎料润湿铺展性、提高钎焊接头机械性能的作用，从而有效的改善了铝钛异种合金真空钎焊的工艺性能。     

金合金导电环用低脆性钎料研究

采用共晶SnPb钎料和自制InPbAg钎料对导电环中的金合金片与镀银铜导线进行钎焊连接,对两种钎焊接头显微组织、化合物成分、硬度及力学性能进行对比分析,探讨自制InPbAg钎料对接头脆性的影响。结果表明:SnPb钎料/金合金界面产生层状分布的IMC层,主要成分为AuSn_2、AuSn_4、Ag_3Sn等脆性金属间化合物;InPbAg钎料/金合金界面IMC层很薄,主要成分为AuIn_2、Ag_2In化合物相,其硬度均低于SnPb接头界面IMC层硬度,说明InPbAg接头界面金属间化合物脆性相对较低。力学性能分析显示,InPbAg接头力学性能稳定性相对较高,SnPb接头为脆性断裂,InPbAg接头为塑性断裂。     

钛热交换器的真空钎焊

研究了不同的钎料成分和使用形式、钎焊间隙、钎焊温度和保温时间对TA2纯钛钎焊接头的成形和钎缝组织形态的影响。试验结果表明,与用纯Cu钎料相比,用Ti-Zr-Ni-Cu钎料可以更容易得到好的等温凝固钎缝组织。而用纯Cu钎料,则价格低,也可得到致密的成形漂亮的钎焊接头,但代价是接头的塑性较低。     

碳纤维复合材料与金属的钎焊试验研究

重点针对碳纤维复合材料与2种金属(钛合金、铌合金)采用含Ti钎料进行了真空钎焊试验,分析了钛合金、铌合金对含Ti钎料真空钎焊碳纤维复合材料与金属接头性能和质量的影响,并观察了碳纤维复合材料和钛合金、铌合金的连接界面的微观组织.研究结果对于碳纤维复合材料与金属的连接、结构优化设计及在重要航天器中的应用具有重要的参考价值.     

钛合金高温钎焊接头的组织性能及影响因素评价

综述了钛及钛合金高温钎焊结构在现代工业中的应用。在分析了钛基钎料应用和发展的基础上，重点分析了钎焊接头的组织与接头性能的关系以及影响因素。指明接头组织中脆性金属间化合物相的存在形态是决定接头性能的主要因素，接头间隙和钎焊时间决定了接头的组织形态，从而影响接头的性能。钛及钛合金高温钎焊接头的拉伸性能、高温性能和疲劳性能是优越的，而接头氧化后的性能急剧下降。并展望了钛基材料连接的发展方向。