铝铜连接的感应钎焊工艺

为使钎焊技术进一步提高,采用Zn-Al钎料对Al与Cu进行了感应钎焊连接研究,利用扫描电镜、X射线衍射和室温压剪试验等分析手段对接头的微观组织和室温剪切强度进行实验。结果表明,利用Zn-Al钎料可以实现Al与Cu的连接;接头的界面结构为Al/Al基固溶体＋Al-Zn共晶组织＋CuAl2金属间化合物/（Cu,Zn）固溶体层/Cu;在电流为340 A、时间为9 s的钎焊条件下,接头的剪切强度在室温下达到128.5 MPa。     

原位生成法半固态连接Si3N4复相陶瓷的接头组织

为探索陶瓷材料的有效连接途径,提出一种原位生成增强颗粒的半固态钎焊陶瓷材料方法。采用自制钎料对Si3N4复相陶瓷进行钎焊试验。采取分步焊接的方法,在1023K下使钎缝内生成一定数量的AlCu2Ti金属间化合物,然后在1173K下对陶瓷材料进行半固态连接。显微观察表明:钎缝组织由低熔点的钎料基体和高熔点的金属间化合物组成,金属间化合物均匀分布在钎料基体中,有利于改善接头性能,降低接头的热膨胀不均匀性。     

铝-铜脉冲旁路耦合电弧MIG熔钎焊接头组织分析

采用脉冲旁路耦合电弧MIG熔钎焊方法,利用ER4047铝合金焊丝在T2铜板上进行平板堆焊实验,通过调节焊接参数获得良好焊缝成形.利用SEM、EDS和XRD等测试手段对连接界面区的微观组织进行观察和分析.结果表明:在连接界面区从铜侧到铝侧依次生成条状的Cu9Al4、块状的CuAl2金属间化合物和絮状的α(Al)+θ(CuAl2)共晶体,且金属间化合物层的厚度随着母材热输入的增加而增大,同时块状脆性金属间化合物尺寸变大.对熔钎焊接头进行显微维氏硬度测量,结果显示,铝-铜熔钎焊焊接接头金属间化合物区域显微硬度最高达406.7HV,说明铝-铜熔钎焊连接界面区出现脆硬相.     

激光-MIG复合热源钢/铝异种金属深熔钎焊

采用激光-MIG(Melt Inert-Gas)电弧复合热源实现了4和6 mm厚的钢/铝异种金属对接接头深熔钎焊,并利用扫描电子显微镜观察力接头界面微观组织特征.通过有限元软件分析电弧熔钎焊、激光熔钎焊、激光-MIG复合深熔钎焊三种焊接方法所获接头温度场,同时分析了激光偏转角度对激光-MIG复合深熔钎焊接头温度分布的影响.结果表明,激光-MIG复合深熔钎焊接头温度分布相较于电弧、激光熔钎焊而言较为均匀,接头下部的温度得到明显的提高,可有效增加液态金属在钢表面的润湿铺展程度,有利于获得较为良好的焊缝成形.在激光-MIG复合深熔钎焊过程中,可以通过调整激光偏转角度提高接头界面下部温度,改善界面温度梯度,有利于生成均匀的金属间化合物层.4 mm厚钢/铝激光-MIG复合深熔钎焊焊接接头有着典型的熔钎焊特征,成型质量良好且无明显缺陷生成.界面层化合物为Fe4Al13和Al8Fe2Si,焊缝由α-Al和Al-Si共晶相组成.激光-MIG复合深熔钎焊可实现6 mm对接接头连接,但界面处存在微裂纹.     

铝钢异种金属钎焊膏的研制及其性能

为实现铝钢异种金属的焊接,研制一种新型锌基钎焊膏,并对该钎焊膏在6063铝板与Q235钢板上的铺展性能、钎焊接头力学性能以及显微组织进行研究.结果表明:随着Al元素质量分数的增加,钎焊膏在铝板与钢板上的铺展面积都不断增大,而且焊接接头中形成的金属间化合物层厚度也不断增大,但超过15%之后,由于金属间化合物层过厚,因此焊接接头力学性能降低.当Al元素质量分数为15%时,焊接接头力学性能最好,剪切强度可以达到96.8 MPa,接头断口处成分主要为Zn、Al、铝铁金属间化合物和锌铁化合物.     

时效处理对Sn57Bi0.5Ag/Cu钎焊接头组织及性能的影响

研究了Sn57Bi0.5Ag/Cu钎焊接头在70℃、100℃时效过程中的显微组织和剪切强度的变化。结果表明:在钎料和Cu基体的界面间存在金属间化合物,随时效时间的延长,界面金属间化合物层的厚度增厚,接头区的组织出现了粗化;脆性的金属间化合物是钎焊接头的薄弱环节,接头剪切强度随时效时间的增加和界面化合物的增厚而下降;在时效时间达1000min以后,容易在金属间化合物层内观察到空洞。     

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'一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.     

Al-不锈钢连接中的Ni层阻碍机理

用试验的方法研究了Al-不锈钢Ni/Cu电刷镀过渡层钎焊中Ni层的作用，并对Ni层进行了机理分析。对焊缝的界面作拉力试验、X射线衍射、 能谱分析（EDAX）和透射电镜（TEM）等分析发现，镀层与钎料等各 面连接紧密，特别是钎缝与母材之间没有生成脆性的金属化合物。说明面心立方结构的Ni层能有效地阻挡Al、Fe等原子扩散，钎缝与镀Cu界面上虽然生成了少量的AlCu3，但不影响焊缝的强度，接头的强度能达到33．6MPa。     

恒温时间对PCD复合片高频感应钎焊性能影响研究

采用AgZnCuMnNi钎料高频感应钎焊聚晶金刚石复合片(PDC)与硬质合金,研究了690℃钎焊温度下不同恒温时间对其钎焊性能的影响.利用扫描电镜、电子探针、X射线衍射仪等对钎缝界面和聚晶金刚石(PCD)层的热损伤进行了分析,并测试了钎缝抗剪强度.结果表明:钎缝内主要存在Ag基固溶体、Cu基固溶体、Cu0.64Zn0.36相和少量MnNi相,恒温时间15s时,含Cu基固溶体、Cu0.64Zn0.36相和MnNi相的灰黑色晶粒对钎缝起到弥散强化作用,钎缝抗剪强度达最大值350.6MPa;随着恒温时间的延长,灰黑色晶粒平均等积圆直径逐渐变大,钎缝边界形成连续金属间化合物层,抗剪强度下降;PCD层的热损伤随钎焊中恒温时间的延长而加剧,生产中应采用较短的恒温时间.     

Sn-Zn-Cu/Cu界面反应及剪切强度

为探讨Cu的加入对Sn-Zn钎料性能的影响,研究了Sn-Zn-xCu与Cu箔钎焊界面处金属间化合物(IM C)成分、形貌及剪切强度.试验结果表明,含0~1%Cu时,Sn-Zn-xCu钎料与Cu母材钎焊界面处IM C主要为层状Cu5Zn8相;在含2%~6%Cu时,为Cu6Sn5相和Cu5Zn8相共同组成;在含8%Cu时,为Cu6Sn5相.这是由于合金基体中生成的Cu-Zn化合物阻碍了Zn向Cu界面处扩散,进而使得界面处IM C由层状Cu5Zn8逐渐向扇贝状Cu6Sn5转变.另外,随着Sn-Zn钎料中Cu含量的增加,Sn-Zn-xCu/Cu接头剪切强度因界面IM C类型的变化以及钎料合金自身强度的提高而使得钎焊接头剪切强度明显提高.     

Investigation on the interface of Cu/Al couples during isothermal heating

The evolutionary process and intermetallic compounds of Cu/Al couples during isothermal heating at a constant bonding temperature of 550℃ were investigated in this paper. The interfacial morphologies and microstructures were examined by optical microscopy, scanning electron microscopy equipped with energy dispersive X-ray spectroscopy, and X-ray diffraction. The results suggest that bonding is not achieved between Cu and Al at 550℃ in 10 min due to undamaged oxide films. Upon increasing the bonding time from 15 to 25 min, however, metallurgical bonding is obtained in these samples, and the thickness of the reactive zone varies with holding time. In the interfacial region, the final microstructure consists of Cu₉Al₄, CuAl, CuAl₂, and α-Al + CuAl₂. Furthermore, these results provide new insights into the mechanism of the interfacial reaction between Cu and Al. Microhardness measurements show that the chemical composition exerts a significant influence on the mechanical properties of Cu/Al couples.     

铜铝冷轧复合薄带热处理工艺研究

利用金相显微镜和万能材料试验机,通过界面组织观察和力学性能测试,系统研究了铜/铝/铜冷轧复合薄带的热处理工艺,并讨论了热处理工艺参数对铜铝冷轧复合薄带界面组织和力学性能的影响规律.通过研究,得出如下结论:随退火温度升高或保温时间的延长,复合带强度降低,塑性增强;退火后复合带界面宽度为2～5μm,界面有脆性化合物CuAl2,CuAl和Cu9Al4生成;410℃退火,保温10 min时复合带综合性能最佳,为复合薄带的最佳热处理工艺.     

Microstructural characterization of Cu/Al composites and effect of cooling rate at the Cu/Al interfacial region

Cu/Al composites are of vital importance in industrial applications because of their numerous advantages. The influence of bonding temperature and cooling rate on the microstructure and morphology of Cu/Al composites was investigated in this paper. The interfacial morphology and constituent phases at the Cu/Al interface were analyzed by optical microscopy and field-emission scanning electron microscopy equipped with energy-dispersive X-ray spectroscopy. The results indicate that effective Cu-Al bonding requires a higher bonding temperature to facilitate interdiffusion between the two metals. The microstructural characteristics are associated with various bonding temperatures, which impact the driving force of interdiffusion. It is observed that cooling rate exerts a significant influence on the morphology and amount of the intermetallic compounds at the interfacial region. Meanwhile, microhardness measurements show that hardness varies with the bonding temperature and rate of cooling.     

AgCuTiZr钎料激光钎焊钛/钢连接机理与接头性能

钛和钢广泛应用于“陆海空天”等领域,由于钛与钢的物理化学性能差异,连接界面常形成大量脆性金属间化合物,限制了其广泛应用。在分析钛/钢异种材料焊接的基础上,采用激光钎焊工艺,利用自行研制的AgCuTiZr钎料进行了钛/钢连接实验研究。结果表明,该活性钎料对基体材料润湿性良好,钎焊层组织致密、表面平整;在结合界面处出现了活性元素的扩散,钎焊层中有多物相共存,界面间实现了化学冶金结合;AgCuTiZr活性钎料激光钎焊层具有较高的硬度,达到基体材料的1.5倍,耐磨性与被连接材料45钢/TA2基本一致,抗拉强度达到595 MPa,实现了两种被连接材料的可靠连接。激光热源的显著优点适合于异种金属材料的钎焊连接。     

累积叠轧Al/Cu复合板界面反应层核-壳结构形成机制

采用累积叠轧(ARB)结合多次退火处理制备了Al/Cu复合板,重点研究了Al/Cu界面反应层核-壳结构形成机制. 结果表明:Al/Cu界面反应层的形成主要依赖于退火过程中铜原子在界面处的扩散,反应产物包括Al₂Cu、AlCu、Al₄Cu₉. 轧制变形致使反应层破碎并在基体中均匀分布,轧后退火处理导致新的反应层不断形成.最终经多次叠轧及退火处理,原始铜板材全部转变为椭球状具有核-壳结构的Al/Cu金属间化合物颗粒. 8道次复合板抗拉强度最高,达到176.8 MPa,是退火态1060抗拉强度的1.74倍;0道次复合板延伸率较好,主要是Al/Cu界面分层后铝层均匀塑性变形,应力缓慢释放所致.     

热处理对SiC_p/Al2124复合材料显微组织与耐蚀性的影响

为提高 Si C颗粒增强铝基复合材料 Al 2 12 4的耐蚀性 ,采用 X射线衍射、扫描电镜和电化学测试等手段 ,研究了 3种热处理工艺 (T1,T4和 T6 )对复合材料中第二相化合物的析出状况以及该材料在 Na Cl水溶液中的腐蚀行为的影响。结果表明 ,在 T1状态下 ,铝合金基体内及 Si Cp/铝合金界面上析出大量以 Cu Al2 为主的第二相化合物 ,导致复合材料表面点蚀活性位置增多 ,点蚀敏感性增大 ;但是 ,T6和T4热处理显著减少 Cu Al2 相析出并大幅度降低复合材料的点蚀敏感性。 3种热处理状态下 Si Cp/Al 2 12 4复合材料的耐点蚀性能可依下列顺序提高 :T1,T6 ,T4。     

铝/铜复合界面金属间化合物

冷轧复合板轧制后要进行一定的热处理以加强界面的结合强度,但同时也带来一定的问题如在界面形成不利于界面结合的化合物,本文对冷轧制备的铝/铜层状双金属片进行了研究,得到了不同退火温度和退火时间下扩散热处理后界面金属间化合物相的生长规律,初步建立了金属间化合物形成的动力学模型.     

Cu-Al异种材料的感应加热焊接及其工艺研究

利用感应加热原理,使用功率为0~60 kW且连续可调的高频感应加热设备,完成Cu-Al合金板材的焊接,研究焊接件的界面形貌、元素分布及界面物相分析.分析加热电流和加热时间对界面形貌和结合强度的影响.采用ZWICK-Z050电子万能材料试验机测试界面结合强度,采用扫描电子显微镜和偏光显微镜观察界面形貌,用X射线衍射仪进行物相分析.结果表明：界面中间化合物主要为Al₂Cu,Cu₉Al₄和CuAl相,其中Cu侧主要是Cu₉Al₄和CuAl相,Al侧主要是Al₂Cu相;随着加热电流的增大或加热时间的延长,Cu-Al界面结合层由不平整变为平整,且宽度逐渐增大,同时Cu-Al界面结合强度先增大后减小.感应加热焊接试样界面结合强度可达53 MPa,结合良好.