C/C复材与高温合金异种材料蜂窝结构钎焊界面组织及力学性能

在钎焊温度为1040℃,保温时间为15 min的条件下,采用BNi-2钎料钎焊连接C/C复合材料面板和GH3536高温合金异种材料蜂窝结构,研究了不同钎料层厚度对板–芯界面微观组织变化和板–芯拉脱性能影响。结果表明,焊后板–芯接头由钎料与C/C母材反应区、钎料与蜂窝反应区和钎料凝固区3个区域组成,钎料与C/C母材反应生成了Cr₃C₂反应层,钎料与蜂窝反应区内生成了Si的金属间化合物和Cr₃C₂颗粒。随着钎料厚度的增加,接头拉脱性能先升高后降低,当钎料厚度为0.12 mm时,板–芯接头拉脱强度达到最高9.69 MPa,断裂位置主要发生在C/C基体内。     

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。     

添加硼元素对Ni-25at%Si/Ti600接头组织性能的影响规律

以高温钛合金和自共晶镍硅合金为母材,使用额外添加硼元素的Ti-Zr-Ni-Cu非晶钎料进行钎焊连接,针对硼元素含量和钎焊对接头界面结构和力学性能的影响进行探究。通过对Ni-25at%Si/Ti-Zr-Ni-Cu+B非晶钎料/Ti600接头的界面组织结构进行优化实现钎焊结构性能的提升,获得质量良好的钎焊接头。研究结果表明,通过引入硼元素可调控钎焊过程,继而获得TiB晶须,这种晶须能对Ti₂Ni层产生复合强化的作用,进而使接头高温钛合金侧界面的残余应力明显下降,减缓接头开裂的速度,同时结合拔出强化方式对裂纹的扩展起到阻碍作用,从而提高接头的强度。1 213 K/10 min工艺条件下的镍硅合金/高温钛合金钎焊接头的平均强度高于不含硼元素增强的接头,达到84 MPa,同时确保在接头内部不会出现裂纹和孔洞,进而达到提升镍硅合金/高温钛合金钎焊接头质量的效果。     

钎焊温度对C/C/AgCuTi+Cf/TC4接头组织及力学性能的影响

为了缓解C/C复合材料与TC4合金钎焊接头的残余应力,采用AgCuTi+0.3％Cf钎料实现了二者的连接.使用扫描电子显微镜、透射电子显微镜确定了界面微观组织结构,利用万能试验机表征接头的力学性能,对不同钎焊温度下的接头界面组织及力学性能进行了分析,并归纳了钎焊接头形成过程,阐明了碳纤维在接头形成过程中的作用机理.结果...     

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。     

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。     

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。     

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。     

TC1钛合金蜂窝夹层结构的钎焊工艺研究与分析

研究了TC1钛合金蜂窝夹层结构试件的钎焊工艺,通过对系列工艺下钎焊界面组织进行观察得出,在930℃/保温15min和一定钎料添加量的条件下,界面析出了TiNi2(Cu,Zr)化合物,且尺寸细小、分布弥散,因而相应钎焊试件的室温拉脱强度平均值较高,可达17MPa。在钎焊过程中,Cu和Ni元素由钎料向母材扩散,使母材β相变温度降低,导致界面魏氏体组织的产生;芯体波纹带间受钎料熔化热影响较大,导致此处魏氏体组织粗大,成为试件的薄弱部位。     

真空加压钎焊FGH96/DD6接头的组织和性能

采用Ni-Cr-B钎料分别在1120℃/10 min和1120℃/10 min/2 MPa的工艺下实现FGH96与DD6的钎焊连接。测试两种工艺下接头的抗拉强度,通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和电子探针(EPMA)分析接头的组织、成分和断口。结果表明:真空加压钎焊所得接头的室温平均抗拉强度达到1187 MPa,远高于真空钎焊接头621 MPa的强度;与不加压的真空钎焊相比,真空加压钎焊所得FGH96/DD6接头的钎缝中心没有平行于被焊面的晶界,而是单个晶粒贯穿整个钎缝,并与母材连接面发生韧性断裂;真空钎焊接头中存在Ni3B相,而真空加压钎焊钎缝中并没有残留的Ni3B相,主要由(Ni,Cr)固溶体组成。     

钎焊温度对GH4169/AgCuTi+W/Si3N4的接头组织与力学性能的影响

采用高纯度W箔中间层复合AgCuTi活性钎料对镍基高温合金(GH4169)与Si₃N₄陶瓷进行连接,系统研究接头的微观界面结构以及钎焊温度对GH4169/Si₃N₄钎焊接头组织和力学性能的影响。结果表明：采用AgCuTi+W复合钎料可实现GH4169/Si₃N₄钎焊接头的有效连接,其接头组织成分为GH4169/TiNi₃+TiCu+TiCu₂+Ag(s, s)+Cu(s, s)+W+TiN+Ti₅Si₃/Si₃N₄;钎焊温度对接头组织和力学性能有显著影响。当钎焊温度较低时,液态钎料中的Ti元素扩散到陶瓷与钎料界面的较少,没有形成明显的反应层;当钎焊温度增加到880℃时,Ti元素富集在陶瓷侧反应生成厚度为2μm的TiN和Ti₅Si₃反应层,此时接头的剪切强度最高,达到190.9 MPa...     

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。     

TiAl合金与40Cr钢的真空钎焊研究

采用Ag-Cu-Ti钎料进行了TiAl合金与40Cr钢的真空钎焊连接,用拉伸试验对接头的连接强度进行检验,采用扫描电镜、电子探针和X-射线衍射分析等手段对接头断口的形貌、界面原子扩散、界面反应及界面产物进行了分析.研究结果表明,采用Ag-Cu-Ti钎料时得到的焊缝具有很高的强度(426MPa),是因为钎料和TiAl母材中的Ag,Cu,Ti原子发生了互扩散,而且在钎料与母材的界面发生了界面反应,形成了AlCu2Ti相,实现了冶金上的结合.     

Ti2AlNb基合金钎焊性研究

研究了不同钎焊工艺对Ti2AlNb合金接头组织的影响.选取Ti-Cu-Zr-Ni粉末钎料,在不同的钎焊温度和保温时间钎焊,采用光学金相显微镜、扫描电镜、能谱对接头的组织研究.结果表明:接头组织与母材组织相差较大,中间有双相脆性中间层组织产生.延长钎焊时间,接头中间层化合物分解,接头组织为平衡相(B2+α2).焊缝间隙对接头焊合率影响明显,室温接头抗拉强度达到母材强度70%.     

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。     

TiAl合金与42CrMo扩散钎焊的界面组织及形成机理

使用真空扩散钎焊方法对870℃下TiAl/B-Ag72Cu/42CrMo进行了连接,利用金相显微镜、扫描电镜、电子探针成分线分析及成分定量分析等方法研究了TiAl/B-Ag72Cu/42CrMo扩散钎焊接头组织及接头反应层的形成机理.界面分析显示,B-Ag72Cu/42CrMo的界面未形成金属间化合物,而TiAl/B-Ag72Cu的界面上有Ti(Cu,Al)2金属间化合物产生.分析了连接接头金属间化合物的形成和长大机制,钎焊接头金属间化合物的形成和长大机制,分为等温凝固和冷却凝固两个阶段.元素的扩散是控制接头形成的主要因素.连接界面金属间化合物的形成和长大主要有钎料的熔化、沿晶界优先扩散、等温凝固、柱状和蘑菇状长大及纵向长大几个过程.     

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.     

不锈钢真空钎焊扩压器的缺陷检查与控制技术

采用钎料BNi94SiB980-1065,选择合适的焊接参数,对1Cr12Ni3Mo2V扩压器进行真空钎焊。借助金相显微镜,超声波检测仪,分析了接头的显微组织及接头的钎透率;利用拉伸试验机对接头进行强度测试。结果表明,在焊接规范为1180℃/30min的条件下,获得良好的钎焊接头。通过焊前清理、钎焊工艺、钎焊工装,对不锈钢扩压器钎焊接头进行钎焊工艺及质量控制,有效避免钎焊接头缺陷的产生。     

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。     

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.