Ag-Cu基钎料在钛／钢连接中的应用

钛与钢的物理和结晶化学性能差异较大,直接焊接存在较大困难。采用钎焊可缓解接头中金属间化合物与脆性相的生成。银铜基钎料具有优异的力学及工艺性能,通过调整钎料中合金元素种类及配出,以期可以控制接头界面处脆性相的生成量及增强钎料对母材钢的润湿性,进而改善焊接接头的力学性能。     

铜基铌钛多芯复合超导线钎焊工艺的研究

本文详细论述了用电阻钎焊工艺连接铜基铌钛多芯复合超导线的研究结果。此项研究是配合超导电机超导磁体的研制而进行的。专门设计改装了专用钎焊设备及夹具,选用了七种成分的钎料,测试了不同钎料接头的低温(4.2k)电学及力学性能。这些性能资料填补了国内空白,为超导技术实用单位提供了选择的参考。鉴于与钎焊工艺和接头性能密切相关的接头金属组织的电镜观察分析己有专文论述,本文只作简要介绍。     

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。     

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。     

快速凝固Al-Zn-Si基钎料性能的研究

利用单辊急冷设备制备了系列Al Zn Si薄带钎料,并对其熔点、润湿性、接头强度及微观组织进行了分析.试验结果表明,快冷的钎料润湿性和抗拉强度都高于普通钎料;快冷钎料晶粒尺寸为0.6μm以下,且分布均匀.快冷钎料活性大,在钎焊过程中与母材作用能力强,是快冷钎料润湿性和接头抗拉强度高的主要原因.     

气雾化法制备非球形铜基钎料的研究

通过在钎料基体中添加合金元素、控制雾化气体压力与合金液过热度等方法制各了非球形铜基钎料:大面积平板复合钎焊时,如果钎料粉末颗粒形状为球形,则会由于球形钎料易于滚动导致焊件跑位,增加了工件焊前装配难度.采用非球形粉末钎料于大面积平板复合钎焊,简化了焊前工件装配工序,且焊接效果优于球形铜基钎料.     

新型高效无银铜基钎料通过机电部部级鉴定

我院研制的“新型高效无银铜基钎料”通过机电部主持的部级鉴定。一致认为:“新型高效无银铜基钎料”为我国钎料行业提供了一种新型钎料,它既可取代目前广泛应用的熔点比其高的各类黄铜钎料,亦可部分替代银钎料,突破了国内外目前已有的铜锌钎料一般难以突破的低于800℃的难关,已达到了国际先进水平。它还有良好的塑性和成型加工性     

新型Au-Ag-Ge钎料的性能及焊接界面特征

根据Au-Ag-Ge三元相图,制备2种新型钎料合金Au-19.25Ag-12.80Ge和Au-21.06Ag-13.09Ge(质量分数,%)。利用差热分析仪和Sirion200场发射扫描电镜对钎料的熔化特性及显微组织进行分析,并对其与纯Ni的润湿性加以研究。研究结果表明:Au-19.25Ag-12.80Ge合金的性能较好,其熔化温度范围为446.76～494.40℃,结晶温度区间为47.64℃;焊接温度在510～550℃范围内时,Au-19.25Ag-12.80Ge钎料合金与Ni基体具有良好的铺展性和润湿性,焊接时钎料合金与Ni基体之间形成了一条连续的金属间化合物层,能谱分析表明该金属间化合物层为Ge3Ni5,由于该化合物较脆,过厚的金属间化合物层使焊接接头的剪切强度下降,故应适当控制焊接工艺以获得理想的焊接界面组织。     

超声波辅助钎焊铜与石墨的组织及性能

采用四元合金Ag30Cu25Zn4Ti作为活性钎料,在大气中利用超声波辅助钎焊技术对铜和石墨进行了钎焊.通过改变超声波作用时间和方式,研究了不同超声波作用时间下钎料氧化膜破碎的效果,及其与TiC反应层形貌之间的关系.采用扫描电子显微镜对钎焊接头的微观组织进行了观察,最后对钎焊的接头进行了力学性能分析.结果表明:随着超声波作用时间的延长,液态钎料中的氧化膜逐渐减少,最终完全消除;与此同时,TiC反应层的厚度也在逐渐增加,最终趋于稳定.钎焊接头的组织由铜侧到石墨侧依次主要为Cu/Cu-Zn金属间化合物,Ag基固溶体和Cu基固溶体/TiC/石墨,钎焊接头的剪切强度最大值为18 MPa,界面的结合主要是超声波作用下活性元素Ti在石墨侧的偏聚形成TiC反应层而形成的.     

铜-锰-锌-硅钎料的研制

研究成功一种新型的铜—锰—锌—硅系钎料。这种钎料适合于钢件和硬质合金等材料的钎焊,文中阐述了钎料合金体系选择及各组元配比拟定的理论依据,通过钎料性能和接头性能的实际试验进一步调整和确定钎料合金各成分的含量。这种钎料与黄铜料相比,具有一些明显的优点,以此钎料钎焊接头的强度远高于黄铜钎料钎焊接头的强度,具有特高的抗冲击性能,而合金的轧制性能亦良好;由于这种钎料熔点较低(825.5℃),所以能降低钎焊温度,减少钎焊能耗,节省钎焊时间,新钎料有效地降低钎焊应力,促使焊件变形小;而且,钎焊金属具有较细的晶粒,因此,提高了产品的质量;同时,由于钎焊温度降低及钎料的含锌量较低,促使钎焊时环境污染大大得到改善。     

复合钎料的研究进展

以复合钎料进行钎焊,对于异种材料的钎焊,特别是陶瓷和金属的钎焊是一种很有潜力的方法。在传统钎料中加入一定比例的各种形态的高温合金、碳纤维和陶瓷颗粒作为增强相所制成的复合钎料,具有合适的热膨胀系数,可有效降低因母材热膨胀系数不同而导致的钎焊接头处的残余应力,同时可提高钎焊接头的综合性能。按照传统复合材料的分类方式,从增强相尺寸的角度将复合钎料分为微米级增强复合钎料和纳米级增强复合钎料,分析复合钎料的特点及研究现状。通过分析不同尺寸增强相复合钎料对钎焊接头组织和力学性能的影响可知:与微米级增强复合钎料相比,纳米级增强复合钎料具有更加均匀且良好的组织结构,并能获得更高的接头强度。目前,有关纳米级增强复合钎料钎焊的增强机理尚未得到充分的研究,将成为今后研究工作的重点。     

碳纤维复合材料与金属连接及接头力学性能测试分析

近年来,碳纤维复合材料以其导热性能好、质量轻、强度高的优点在众多领域（如核工业、外空间等）中得到了广泛应用。其与金属的连接主要采用扩散焊、钎焊、胶结、螺栓等方式,在进行钎焊时,大部分的钎料的表面都不湿润,常要在高真空、高温环境下使用活性钎料进行钎焊。不同种类的钎料,接头强度也会具有较大差异。该文主要分析了碳纤维复合材料与常见金属（铜、铝合金）的连接方法,并介绍了接头力学性能的测试方法。     

活性钎料钎接Si_3N_4陶瓷的机理研究

通过钎料中常用活性材料与被钎陶瓷Ｓｉ＿３Ｎ＿４之间的物理现象和化学反应，讨论了活性材料所起的作用，即通过活性金属与Ｓｉ＿３Ｎ＿４陶瓷的化学反应形成反应过渡层而结合，同时活性材料改善了钎料在Ｓｉ＿３Ｎ＿４陶瓷表面的漫流性能．但因为反应产物与Ｓｉ＿３Ｎ＿４陶瓷热物理性能相差较大，故活性材料的加入量应限制在一定范围以内。用Ａｇ－Ｃｕ－Ｔｉ钎料钎接Ｓｉ＿３Ｎ＿４／钢时，在Ｓｉ＿３Ｎ＿４／钎料过渡区生成了富ＴｉＮ层和富Ｔｉ＿３Ｓｉ＿５层，控制这两个反应结合层的成分和厚度可能是提高钎接接头强度的关键之一。此外在一定范围内增加钎料层厚度时，钎接接头强度有明显提高。     

Sn-Ag-Cu无铅钎料的性能研究

用粉末冶金的方法合成了Sn-Ag-Cu钎料,并测试了钎料的显微组织、力学性能(纳米压痕试验)和焊点处的界面反应.试验结果表明:钎料中的金属间化合物在基体中均匀分布;Sn-Ag-Cu钎料表现出了明显的金属材料纳米压痕特性,即明显的永久变形和不明显的弹性回复.焊点处的金属间化合物层(IMC层)随时效时间的增加持续增加.     

高纯氧化铝与金属铌的活性钎焊

为了确定高纯氧化铝陶瓷与金属Nb的直接钎焊工艺参数,采用AgCuTi活性钎料,研究了钎焊温度和钎料中的钛含量对接头组成、界面反应以及接头剪切强度的影响。钎焊温度在825~900℃范围变化时,对接头强度的影响不明显,但温度超过900℃强度降低。钎料中钛的质量分数为1%和2%时,接头的强度基本相同;含量为3%时,剪切强度明显降低。当钛的质量分数为2%,钎焊温度为850℃,保温时间为20 min时,接头剪切强度接近100MPa。接头陶瓷一侧界面反应产物主要为Cu3Ti3O和Ti的氧化物,较高温度时反应层中生成的过多Ti2O可能是导致接头强度显著降低的一个重要因素。     

快速凝固Al-Si-Cu-Zn-Re粉末钎料的制备及其性能

采用快凝技术制备了粒度50-90 μm的亚共晶Al-Si-Cu-Zn-Re快凝粉末钎料,对其性能进行了分析.实验结果表明,快凝钎料液相线降低了5 ℃.与普通钎料相比,快凝Al-Si-Cu-Zn-Re粉末钎料润湿角提高了2.5,抗剪强度提高了28%.快凝钎料组织细小均匀无偏析现象,在钎焊过程中与母材扩散性能好,有利于提高润湿性和接头抗拉强度.采用快速凝固方法制备粉末钎料,不仅工艺简单,储存、使用方便,且可获得性能更优良的钎料,并可用于开发新型钎料.     

快速凝固Al-Si-Cu-Zn-Re粉末钎料的制备及其性能

采用快凝技术制备了粒度50-90 μm的亚共晶Al-Si-Cu-Zn-Re快凝粉末钎料,对其性能进行了分析.实验结果表明,快凝钎料液相线降低了5 ℃.与普通钎料相比,快凝Al-Si-Cu-Zn-Re粉末钎料润湿角提高了2.5,抗剪强度提高了28%.快凝钎料组织细小均匀无偏析现象,在钎焊过程中与母材扩散性能好,有利于提高润湿性和接头抗拉强度.采用快速凝固方法制备粉末钎料,不仅工艺简单,储存、使用方便,且可获得性能更优良的钎料,并可用于开发新型钎料.     

超细氧化物颗粒对Sn\|58Bi钎料组织及性能影响

研究了分别添加1%Al2 O3 、Fe2 O3 、SiO2 、TiO2 超细粉末对Sn-58Bi共晶钎料的润湿性、钎焊接头微观组织及力学性能影响.结果表明,氧化物粉末的添加对钎料熔点影响不大,但钎料润湿性及钎焊接头剪切强度明显提高;明显细化钎焊接头基体组织及界面金属间化合物颗粒大小,并且界面金属间化合物层厚度也有一定减薄;另外,可抑制钎焊时焊点表面Bi的氧化,因此焊点表面光亮度也有明显提高.     

Ni喷涂层对钛?钢电阻钎焊接头力学性能的影响

钛合金与不锈钢的可靠连接是钛合金与不锈钢实现连接的一个基础性问题,采用热喷涂在不锈钢表面预制Ni涂层,研究Ni涂层作为过渡层,Ag45CuZn为钎料时,钛合金与不锈钢搭接电阻钎焊的实现过程,探讨Ni涂层对接头组织和力学性能的影响.接头力学性能测试表明:Ni涂层的介入使接头剪切强度显著提高,最高可达约243MPa.接头断口形貌及组织的SEM、EDS和XRD等分析表明,Ni涂层中Ni元素不但参与了钎料的冶金反应,而且作为物理层改变了母材中Fe、Ti等原子向对侧扩散,从而获得多种Ni基化合物混合的接头组织,这是钛/钢异质钎焊接头力学性能得到明显提高的主要原因.