PDC复合片与硬质合金刀杆真空扩散焊的实验研究

利用因子设计方法研究了ＰＤＣ复合片与硬质合金刀杆真空扩散焊主要工艺参数对接头剪切强度的影响，总结出了相应的经验关系式，然后分别考察了各主要工艺参数单独对接头剪切强度的影响，并且分析了各主要工艺参数相互之间对接头剪切强度的交叉影响。     

WC-Co系硬质合金TIG焊接头界面扩散分析

采用Ni-Fe-C填充材料对WC-30Co硬质合金与45钢的钨极氩弧（TIG）焊进行了研究,观察分析了焊接接头的组织形貌,提出了块体界面扩散的板片模型和管道模型,并采用板片模型对WC-30Co硬质合金与钢TIG焊焊接的WC-30Co／焊缝界面的各元素的扩散行为进行了分析．界面显微观察结果表明,采用Ni-Fe-C合金作为填充金属获得了良好的焊接接头,焊缝与WC-30Co硬质合金之间发生界面扩散,在界面原子间机械力的作用下,发生了牢固的冶金结合．利用多项式进行曲线拟合,并用Matlab进行计算,可以解决焊接过程时间参数过小而无法应用板片模型的困难,是一种可行的数据处理方法．采用板片模型可以有效地描述界面元素的扩散行为,η相周围基体中元素较强的扩散能力是其形成的重要原因．     

钛合金/镍/不锈钢网的扩散连接技术

研究了以Ni为中间过渡层时，钛合金与不锈钢网的扩散连接技术，分析了影响扩散连接的主要因素和接头微观组织，确定了最佳工艺参数，并获得了剪切强度达146MPa的无变形接头。     

表面纳米化0Cr18Ni9Ti/TA17加镍中间层扩散连接

采用高能喷丸(HESP)对TA17钛合金与0Cr18Ni9Ti不锈钢棒材端面表面进行自纳米化(SSNC)处理;采用镍箔作为中间层,在不同温度(800～875℃)下对处理后的钛合金／不锈钢进行脉冲加压扩散连接(PPDB).对接头剖面组织进行金相观察;在拉伸试验机上测试接头拉伸强度,对断面进行SEM,EDS和XRD结构物相分析.研究结果表明:在850℃时接头拉伸强度达到最高,为322.8 MPa;连接后接头界面处纳米晶粒没有完全长大,存在细晶粒区;镍箔有效地阻止了Fe-Ti脆性金属间化合物的形成,在接头处形成β-Ti,(Fe,Ni)固溶体和Ti-Ni金属间化合物(Ti2Ni,TiNi,TiNi3);断裂发生在Ni层与Ti-Ni金属间化合物界面处.     

铝基复合材料的瞬间液相扩散连接试验

分别采用Cu箔和Cu膜作为中间层,在853 K保温情况下进行了S iC颗粒增强铝基复合材料的瞬间液相扩散连接试验.用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和拉伸试验机研究了表面状态、保温时间和压力对接头显微组织和性能的影响.结果表明:合适的压力和中间层厚度能有效改善接头的组织和力学性能,接头剪切强度随保温时间延长而提高.表面状态对接头强度有较大影响.采用Cu膜作中间层由于没有氧化膜的影响,可以获得更好的接头性能,在加2 M Pa压力,853 K保温120 m in连接时接头剪切强度可达169.1 M Pa,约为母材强度的81.7%.     

钛合金与不锈钢真空扩散焊接的研究

对铁合金TC4与不锈钢ICrl8Ni9Ti异种金属扩散焊接头的结合性能进行了试验研究，利用光学显微镜、扫描电镜、电子探针仪等对接头进行了微观分析．结果表明：TC4/1Cr19Ni9Ti直接扩散焊时，由于母村组元的相互扩散和迁移，在交界面附近形成了金属间化合物层，而导致接头脆断．采用钒十铜作中间过渡金属，则有效地防止了Ti与Fe、Cr、Ni的相互扩散和迁移，保证了钛合金TC4与不锈钢1Cr18Ni9Ti的良好连接．接头的强度与软质中间层铜的厚度有关，最高强度可接近母材不锈钢的下限．     

异种材料扩散连接界面强度分析

本文针对Ａ３＋ＬＹ１２、Ａ３＋Ｃｕ、Ａ３＋Ａ３几种材料组合进行了扩散连接接头的界面剪切强度试验分析;建立了异种材料扩散连接接头残余应力分析模型;讨论了残余应力分布对所选材料组合接头界面剪切强度的影响。结果表明,残余应力对界面剪切强度有显著影响,根据该模型得出的计算结果和实验测试结果吻合程度良好。     

Cu-Mn化学镀层对Q235的扩散焊接强度的影响

采用化学镀工艺，在Q235基材上制备出2-4μm的Cu-Mn合金化学镀层．在650℃-870℃温度范围内对化学镀层进行了真空扩散焊接试验．利用金相和扫描电镜对接头进行了微观组织和能谱分析。并用拉伸试验评价了接头的连接强度．研究结果表明，在相同工艺参数条件下，镀有Cu-Mn化学镀层的试件其剪切强度比无镀层试件提高1倍以上；高温扩散焊接时接头的连接强度提高，但基体组织比低温扩散焊接时显著粗化．图3。表2。参7．     

加镍过渡层钛合金/不锈钢网的扩散连接技术

研究TC4镣合金与00Crl8Nil0不锈钢网加Ni中间过渡层时的扩散连接工艺、接头微观组织及其力学性能．结果表明，扩散层由较薄单层TiNi或较厚Ti2Ni／TiNi／TiNi3多层脆性相组成时，接头强度偏低；当过渡层镍箔厚30μm时，最佳连接工艺参数为：连接温度θ＝850℃、连接比压力p＝10MPa、连接时间t＝10—15min，接头剪切强度比直接连接时提高近一倍，达146MPa，且连接试样无明显变形．     

压力对T91钢管瞬时液相扩散连接的影响

在1230～1260℃，0—5MPa下，采用氩气保护，以镍基合金中间层对T91钢管进行了瞬时液相扩散连接（TLP）．运用对比试验分析了压力对接头显微组织和力学性能的影响．结果表明：无压力连接时，TLP接头几乎没有塑性，显微组织与母材差距很远．得出在对T91钢管进行TLP连接时，压力为一必需参数且存在最佳范围．     

用铝合金中间层连接Si_3N_4和低碳钢

利用Thermorestor-W焊接热模拟试验机,采用适当的焊接参数和工艺,能够用铝合金中间层固相扩散连接Si_3N_4和低碳钢。在连接温度下,铝合金Si_3N_4进入孔洞中形成机械连接,而铝合金与Si_3N_4连接的主要机理是铝与Si_3N_4发生固相反应生成AlN。当温度大于530℃时,铝合金/Si_3N_4界面Al,Si扩散层厚度基本上不随温度升高而变化。Si_3N_4/铝合金/低碳钢接头的剪切强度取决于铝合金/钢界面强度,且随扩散连接温度上升而增加。     

316L不锈钢扩散焊接工艺与接头性能的研究

针对不同焊接工艺参数的316L不锈钢扩散焊接头,进行了室温和 550℃短时拉伸强度试验,采用金相、XRD分析接头区域的微观结构和相组成。实验结果表明：随着保温时间的延长,接头焊合率和延伸率逐渐提高;接头强度随焊接温度的提高呈“V”字形变化。接头高温强度约为常温强度的 50%,在评价扩散焊接质量时,应将接头强度与经过相同扩散焊接工艺处理的母材强度相比较。     

压力对T91钢管瞬时液相扩散连接的影响

在1230~1260℃,0~5 MPa下,采用氩气保护,以镍基合金中间层对T91钢管进行了瞬时液相扩散连接(TLP).运用对比试验分析了压力对接头显微组织和力学性能的影响.结果表明:无压力连接时,TLP接头几乎没有塑性,显微组织与母材差距很远.得出在对T91钢管进行TLP连接时,压力为一必需参数且存在最佳范围.     

铝基复合材料的活性液相扩散焊新工艺

为优化中间层合金系的设计,对液相扩散焊过程中陶瓷颗粒/金属(P/M)界面的弱化、强化及断裂模式进行了研究,发现在采用纯Cu箔的Al_2O_3p/Al复合材料液相扩散焊件的剪切断口上,Al_2O_3颗粒未破裂,断口上所有Al_2O_3颗粒及部分金属表面光滑,无粘结物生成,表明P/M界面结合弱而呈"界面脱粘"断裂方式.为此,提出了一种旨在改善P/M弱界面润湿性的新工艺--活性液相扩散焊,要求所用中间层内必须同时含有降熔元素及可与陶瓷增强相反应的活性元素(Ti).当Ti含量较低时,Al_2O_3颗粒增强相表面上出现细微、凹凸不平且不连续的界面粘结物(反应物);当Ti含量较高时,P/M界面可形成强力结合,剪切测试中足以使一些陶瓷颗粒本身破裂.     

不锈钢-铝蜂窝夹芯板的液相扩散连接

讨论了异种金属连接的中间层介质选择原则,选择了适合连接不锈钢和铝的中间层介质,并进行了钢板和铝蜂窝芯板的液相扩散连接实验.通过分析结合界面结构和测试界面强度,研究了中间层介质的作用,同时讨论了工艺参数对结合界面区组织和扩散连接过程的影响.结果表明,中间层介质具有良好的润湿和铺展性能,能使不锈钢和铝形成牢固的冶金结合.     

扩散焊接条件下复合材料接合区界面行为研究

对复合材料SiCw-6061A1扩散焊接接合区基体-基体、弱吉相-基本、弱强相-增强相三种界面行为进行了探索性的研究,分析了接头微观组织及其力学性能。研究表明,在试验范围内,当焊接温度低于复合材料固相线温度时,基体-基体界面可以实现良好结合,而增强相-基体-增强相-增强相界面难以实现结合。发现在铝基复合材料SiCw-6061Al液、固两相温度区间存在一个“临界温度”,当焊接温度达到该温度时,接合区出现一定数量的液态基体金属,不仅基体-基体、增强相-基体界面可以实现较好结合,而且增强相-增强相界面将转化为增强相-基体-增强相界面,焊接接头强度达到母材强度;在此基础上首次提出“非夹层液相扩散焊接”新工艺,成功实现复合材料SiCw-6061Al扩散连接。     

场致扩散焊接界面结合质量的超声无损评价

采用超声C扫描成像方法得到β-Al2O3陶瓷与纯铝的场致扩散焊接界面C扫描图像，用直方图最大熵值法对C扫描图像进行二值化处理，由二值化图像计算该界面的焊合率．通过研究不同工艺参数条件下试样的焊合率与剪切强度的关系，发现焊合率与剪切强度近似成线性关系，剪切强度随着焊合率的升高而升高，由此证明焊合率是反映界面结合质量的重要参数．用此方法对不同工艺参数条件下K4玻璃和纯铝的场致扩散焊接界面结合质量进行评价，发现焊接温度和外加电场电压的升高提高了试样的焊合率，改善了场致扩散焊接界面的结合质量．研究结果表明，超声C扫描方法适用于场致扩散焊接界面结合质量的评价，为场致扩散焊接，特别是低强度脆性材料的场致扩散焊接界面结合质量的评价提供了一种新方法．     

AgCu28对Be/HR-1不锈钢热静压接头组织性能的影响

以AgCu28合金作为中间层材料,进行Be/HR—I不锈钢热静压扩散连接。利用光学金相、扫描电镜(SEM)、俄歇电子能谱(AES)和X射线衍射仪(XRD)及材料试验机分析了热静压扩散连接接头的显微组织、元素和物相分布以及力学性能,探讨了扩散区成分、组织结构与性能的关系,以及AgCu28合金作为中间层材料的作用。研究表明:采用AgCu28合金作为中间层材料,能够实现Be/HR—I不锈钢的扩散连接,能有效地减少铍、不锈钢间的元素互扩散,减少了Be与Fe和不锈钢中其他合金元素的脆性金属间化合物的大量生成,接头质量较好。     

固体互扩散生长的唯象理论

原子互扩散过程中可以产生复杂的应力应变现象,但目前缺乏系统的理论分析。传统固体化学扩散理论的研究对象是扩散的原子或原子流,并不关心互扩散区域内微观体积单元的变化,因此无法描述原子扩散流与应力之间的关系。为了解决这一问题,作者借鉴流体力学的基本概念和方法,通过建立固体互扩散区域中“流点”的概念,推导了描述固体互扩散生长的普适方程,严格区别了相的体积生长与界面生长方式,并给出多元扩散偶中相生长的一般动力学描述。在此基础上,详细讨论了分别与两种不同生长方式相联系的扩散应力和扩散应变问题,并以此分析具有代表性的固态反应周期层片型结构的形成机理。     

Sn-Zn钎料Cu接头的界面反应及力学性能

研究了时效对Sn-Zn-Bi-Nd/Cu接头的界面反应和力学性能的影响.实验结果表明:经过150 ℃下400 h时效,反应扩散层中不仅原有的Cu5Zn8反应层厚度增加,在近Cu一侧还形成了Cu6Sn5反应层.此外,实验发现在Cu5Zn8反应层中易形成微裂纹,且裂纹长度随着时效时间的延长而增加.此时Sn-Zn钎料接头的剪切强度低于Sn-Pb钎料接头的剪切强度,断裂形式为贯穿CusZns反应层的解理断裂.在80℃时效后,Sn-Zn钎料接头的剪切断口位于钎料区,断裂形式为延性断裂,当时效时间达到1000 h,接头的剪切强度与Sn-Pb钎料接头的剪切强度相当.