刘积厚
,
赵洪运
,
李卓霖
,
宋晓国
,
董红杰
,
赵一璇
,
冯吉才
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2016.00232
利用超声波辅助过渡液相(超声-TLP)软钎焊工艺方法对Cu/Sn/Cu结构进行了钎焊实验,在极短的时间内获得了全Cu-Sn金属间化合物接头,并研究了接头的显微组织和力学性能。结果表明,超声-TLP接头由15 μm厚的Cu6Sn5中间层和1 μm厚的Cu3Sn边界层构成。在超声波作用下,Cu6Sn5晶粒呈现小尺寸等轴状,80%的Cu6Sn5晶粒直径在5 μm以下。由细化的Cu6Sn5晶粒构成的接头表现出较均匀的力学性能,具有较稳定的弹性模量和硬度,分别为123 GPa和6.0 GPa;同时具有较高的互连强度,达到了60 MPa。
关键词:
过渡液相软钎焊,超声波,金属间化合物,纳米压痕,剪切强度
宋晓国
,
曹健
,
李兆光
,
张志伟
,
冯吉才
稀有金属材料与工程
采用TiZrNiCu钎料实现了Ti53311S高温钛合金的钎焊连接,通过SEM、EDS、微区XRD等方法分析了接头界面的微观组织结构,重点研究了钎焊温度对接头界面结构及力学性能的影响规律.结果表明,钎焊接头的典型界面结构为:Ti53311S/α+β/(Ti,Zr)2(Cu,Ni)化合物/α+β/ Ti53311S；随钎焊温度的升高,(Ti,Zr)2(Cu,Ni)化合物数量不断减少,当钎焊温度超过α+β→β转变温度时,钎缝及钛合金母材均形成片层状α+β组织；接头抗拉强度随钎焊温度升高逐渐增加后趋于稳定,当在1010℃/10 min条件下钎焊时,接头平均抗拉强度最大为912.8MPa,断口分析表明,断裂发生于钎缝处,为脆性解理断裂.
关键词:
Ti53311S合金
,
TiZrNiCu钎料
,
界面结构
,
力学性能
,
钎焊
宋晓国
,
曹健
,
刘甲坤
,
赵立岩
,
冯吉才
稀有金属材料与工程
采用Al箔作中间层在1200℃/2 h条件下通过反应扩散连接成功实现了高铌TiAl合金(TAN)的焊接,深入研究了接头的界面微观组织结构和连接机理.结果表明:连接过程中Al箔熔化成液相后与高铌TiAl反应在接头中形成了连续的TiAl3化合物层;在高温扩散作用下,TiAl3化合物逐渐转变为γ-TiAl相;最后经焊后热处理形成了γ+α2层片组织.另外,当直接采用高铌TiAl合金的热处理工艺进行焊接时,亦可以获得具有层片组织的接头.
关键词:
金属间化合物合金
,
连接
,
扩散
,
界面组织
宋晓国
,
曹健
,
王义峰
,
冯吉才
稀有金属材料与工程
采用AgCuTi钎料实现了TiAl与Si3N4f/Si3N4复合材料的钎焊,确定了钎焊接头的典型界面组织结构为TiAl/AlCuTi/Ag(s,s)/TiN/Si3N4f/Si3N4.钎焊过程中,液相钎料在Si3N4f/Si3N4复合材料表面发生较好润湿,钎料中活性元素Ti与Si3N4基体及纤维发生反应形成连续的TiN化合物层.过高的钎焊温度或过长的保温时间导致钎缝中脆性的AlCuTi化合物增加,且由于接头应力的作用在钎缝中产生微裂纹甚至开裂,严重地降低了钎焊接头性能.当钎焊温度T=850℃,保温时间为10 min时,接头抗剪强度达到最大,为9.4 MPa,超过Si3N4f/Si3N4母材层间抗剪强度的60％.断口分析表明:压剪过程中,断裂发生在Si3N4f/Si3N4复合材料一侧.
关键词:
TiAl
,
Si3N4f/Si3N4复合材料
,
AgCuTi钎料
,
界面结构
,
钎焊
吴爽登
,
陈静
,
梁永纯
,
林介东
,
宋晓国
,
姜建堂
物理测试
含Zn-Sn钎料的铜铝过渡线夹在服役过程中易发生腐蚀失效。应用扫描电镜、能谱和XRD系统分析了不同工艺制备的钎焊接头在盐雾暴露环境下的腐蚀行为,并以拉剪试验评价其残余抗剪强度,初步揭示了腐蚀发生的规律及其对抗剪强度的影响。研究表明,在盐雾环境下钎料层首先被腐蚀,其次铝基体被腐蚀,而铜的腐蚀较少。盐雾暴露环境下接头的残余抗剪强度腐蚀时间延长逐渐降低。总体而言,线夹整体耐腐蚀性能的高低主要取决于钎料耐腐蚀性能,而工艺参数对腐蚀行为的影响不大。钎焊电流为12A、时间为10s的工艺制备的接头经腐蚀试验残余强度最高。
关键词:
铜铝过渡线夹
,
钎焊接头
,
Zn-Sn钎料
,
盐雾腐蚀
宋晓国
,
曹健
,
蔺晓超
,
冯吉才
稀有金属材料与工程
采用AgCu非活性钎料实现了 Si<,3>N<,4> 陶瓷与TiAl基合金的钎焊,确定接头的典型界面组织结构为:TiAl/Ti<,3>Al+Ti(s,s)/AlCuTi/Ag(s,s)+AlCu<,2>Ti/Ti<,5>Si<,3>+TiN/Si<,3>N<,4>陶瓷.钎焊过程中,活性元素Ti从TiAl母材溶解到钎料中与Si<,3>N<,4>陶瓷发生反应润湿,实现了TiAl与Si<,3>N<,4>陶瓷的连接.随着钎焊温度的升高及保温时间的延长,靠近Si<,3>N<,4>陶瓷的TiN反应层厚度增加,Ag基因溶体中弥散分布的AlCu<,2>Ti化合物聚集长大成块状,导致接头性能下降.当钎焊温度T=860℃,保温时间为5 min时接头抗剪强度达到最大值124.6 MPa.基于反应热力学及动力学计算TiN层反应激活能Q约为528.7 kJ/mol,860℃时该层的成长系数K<,p>=2.7×10-7m/s1/2.
关键词:
Si3N4陶瓷
,
TiAl
,
AgCu钎料
,
界面组织
,
抗剪强度
赵一璇
,
王美荣
,
宋晓国
,
唐冬雁
,
冯吉才
,
王昕
稀有金属
通过向AgCu共晶钎料中添加nano-A12O3增强相(2％,质量分数)并采用高能球磨的方法获得了AgCu+nano-Al2O3复合钎料(AgCuC钎料).采用AgCuC钎料实现了TC4合金与A12O3陶瓷的高质量钎焊连接,确定了TC4/AgCuC/Al2O3钎焊接头的典型界面组织结构为:TC4/a-Ti+Ti2Cu扩散层/Ti3Cu4层/Ag(s,s)+Ti3Cu4+TiCu/Ti3Cu4层/Ti3(Cu,A1)3O层/A12O3.Nano-A12O3的添加抑制了钎缝中连续的Ti-Cu化合物层的生长,同时在钎缝中形成了颗粒状Ti-Cu化合物相增强的Ag基复合材料,改善了钎焊接头的界面组织.随着钎焊温度的升高,各反应层厚度逐渐增加,颗粒状Ti-Cu化合物不断长大,Ag基复合材料组织逐渐细小.当钎焊温度T=920℃,保温时间t=10 min时接头抗剪强度达到最大为67.8 MPa,典型断口分析表明:压剪过程中,裂纹起源于钎角处并沿钎缝扩展后转入Al2O3陶瓷,最终在Al2O3陶瓷母材侧发生断裂.
关键词:
TC4合金
,
复合钎料
,
Al2O3陶瓷
,
钎焊
,
界面结构
王义峰
,
曹健
,
宋晓国
,
郑祖金
,
冯吉才
稀有金属材料与工程
采用直接扩散连接的方法实现了置氢TC4钛合金与Al2O3陶瓷的连接,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析以及X射线衍射等分析手段,确定了TC4/Al2O3扩散连接接头典型的界面结构为TC 4/α-Ti/Ti3Al+ Al2TiO5/ Al2O3.研究了连接温度对TC4/Al2O3接头界面结构的影响规律,随着连接温度的升高各反应层厚度逐渐增加.基于反应动力学方程,计算了氢含量(质量分数)为0％、0.3％、0.4％时,Ti3Al+Al2TiO5层的反应激活能分别为213、172、152 kJ/mol.当连接温度为840℃,连接时间为90 min,氢含量为0.4％时,接头抗剪强度达到最大值为128MPa,断口分析表明断裂主要发生在Al2O3陶瓷母材侧.
关键词:
置氢
,
TC4钛合金
,
Al2O3陶瓷
,
扩散连接
,
界面结构
付伟
,
宋晓国
,
龙隆
,
柴鉴航
,
冯吉才
,
王国栋
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2015.00502
在950 ℃, 30 min条件下, 采用含活性元素Ti的Sn0.3Ag0.7Cu-xTi (x=1.0, 1.2, 1.4, 1.6, 1.8, 质量分数, %)金属粉末对石墨进行反应金属化, 然后用Sn0.3Ag0.7Cu钎料在真空条件下实现了紫铜和石墨的间接钎焊. 钎焊接头的典型界面结构为: 紫铜/Cu3Sn/Cu6Sn5/β-Sn/TiC/石墨. 在反应金属化过程中金属化粉末中的Ti起到重要作用, 而Ti含量对钎焊接头的界面组织和抗剪强度没有影响. 随着钎焊温度升高, 紫铜中越来越多的Cu溶解到液相钎料中反应生成Cu-Sn化合物, 接头的抗剪强度有一定程度的提高. 断口分析表明: 接头主要在β-Sn层中断裂, 并呈现韧性断裂. 当Cu-Sn化合物充满整个钎缝(600 ℃), 接头强度大幅提高, 达到30 MPa, 接头在石墨母材完全断裂.
关键词:
金属化
,
石墨
,
紫铜
,
间接钎焊
付伟
,
宋晓国
,
龙隆
,
柴鉴航
,
冯吉才
,
王国栋
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2015.00502
在950℃,30 min条件下,采用含活性元素Ti的Sn0.3Ag0.7Cu-xTi (x=l.0,1.2,1.4,1.6,1.8,质量分数,％)金属粉末对石墨进行反应金属化,然后用Sn0.3Ag0.7Cu钎料在真空条件下实现了紫铜和石墨的间接钎焊.钎焊接头的典型界面结构为:紫铜/Cu3Sn/Cu6Sn5/β-Sn/TiC/石墨.在反应金属化过程中金属化粉末中的Ti起到重要作用,而Ti含量对钎焊接头的界面组织和抗剪强度没有影响.随着钎焊温度升高,紫铜中越来越多的Cu溶解到液相钎料中反应生成Cu-Sn化合物,接头的抗剪强度有一定程度的提高.断口分析表明:接头主要在-Sn层中断裂,并呈现韧性断裂.当Cu-Sn化合物充满整个钎缝(600℃),接头强度大幅提高,达到30 MPa,接头在石墨母材完全断裂.
关键词:
金属化
,
石墨
,
紫铜
,
间接钎焊
