Ag95CuNiLi钎料钎焊钛合金属的性能分析__钎料腐蚀性能_杨静
钛合金与铝合金材料钎焊接头组织及力学性能
钛合金与铝合金材料钎焊接头组织及力学性能邱 花（西安航空职业技术学院，陕西 西安 ７１００８９）摘 要：利用现代超声辅助焊接方式，对钛合金和铝合金材料进行钎焊连接。
通过光学试验机、扫描镜和光谱仪对钎焊接头处的微观组织成分进行观察，并对焊接头的剪切强度和相关力学性能进行微观分析研究。
关键词:钛合金；钎焊接头；力学性能；辅助焊接中图分类号: Ｆ２７２ 文献标识码: Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１８）０４－０２７６－２Microstructure and mechanical properties of brazed joint of titanium alloy and aluminum alloyQIU Hua（Ｘｉ＇ａｎ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｘｉ＇ａｎ ７１００８９，Ｃｈｉｎａ）Abstract: ｔｈｅ ｔｉｔａｎｉｕｍ ａｌｌｏｙ ａｎｄ ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｒｅ ｂｒａｚｅｄ ｂｙ ｍｏｄｅｒｎ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ａｓｓｉｓｔｅｄ ｗｅｌｄｉｎｇ． Ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｂｒａｚｅｄ ｊｏｉｎｔｓ ｗｅｒｅ ｏｂｓｅｒｖｅｄ ｂｙ ｏｐｔｉｃａｌ ｔｅｓｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ， ｓｃａｎｎｉｎｇ ｍｉｒｒｏｒ ａｎｄ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ， ａｎｄ ｔｈｅ ｓｈｅａｒ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｒｅｌａｔｅｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｗｅｌｄｅｄ ｊｏｉｎｔｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｍｉｃｒｏｃｏｓｍｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ． Keywords: ｔｉｔａｎｉｕｍ ａｌｌｏｙ； ｂｒａｚｉｎｇ ｊｏｉｎｔ； ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ； ａｕｘｉｌｉａｒｙ ｗｅｌｄｉｎｇ收稿日期：２０１８－０２作者简介：邱花，女，生于１９８０年，汉，哈尔滨人，硕士，助教，研究方向：理化测试与质检技术。
几种钎料对钛合金／不锈钢钎焊接头的钎缝强度与界面的影响
参照 Ｇ ８ １，８《 Ｂ ６９８ 钎缝强度试验方法 》进行 ． 钎缝强度实验 ，对接头拉断后的试样进行断口分
析 ，并 采用 电子探针 定 量测 定 了断 口处 多个 位 置 的化 学成 分 。 搭 接 试 样 的 母 材 尺 寸 为 １ ８ｍｍｘ ５ｍｍ￣ １
１ 前
言
２２ 试 验 方法 ．
钛 合金与不锈 钢高质量 的冶金 结合在 核装 置 中具有广泛的应用前景 ，如乏燃料后处理设备 中需将钛合金与不锈钢可靠密封连接等 。在核装 置中，要求钛合金与不锈钢的连接强度高 、界面 冶金结合 良好 ， 具有可靠性高、 耐腐蚀性能优 良、 使用寿命长等特点 ， 但至今各种工艺方法仍不能 完全实现这一要求 【 ｌ ｌ 。钎焊是实现钛合金与不锈
实验 中采用 的母 材为钛合金 与不锈钢异 种
金属。不锈钢为 ０ ｒ８ ｉ Ｔ 奥氏体不锈钢 ，钛 Ｃ ｌＮ １ ｉ ０
合金含 ４ ％ ～ ． Ｉ １ ％ ～ ．％Ｖ。 ． Ｏ ５ ％Ａ 和 ． ０ ８ ２ ５ 钎料为
Ａｇ ５ Ｎｉｉ ９ Ｃｕ Ｌ 、Ａｇ ８ Ｍ ｎ ｉ ８ ＡＩＯ Ｓ 、Ａｇ ５ ８ ｎ １ ８ ＡＩＳ Ｎｉ与
取措 施 。
侧和不锈钢 一侧 的钎缝 断 Ｅ分别在扫描 电镜 １ （Ｅ 下 进行 了观察 。 ２是 在 ９ ０ｏ保 温 ６ｍｉ Ｓ Ｍ） 图 ０ Ｃ ｎ 条件下制备的接头的断 Ｅ形貌。 ｌ 从图中可 以看出， 不锈 钢一 侧 断 Ｅ的 断裂 形式 和钛 合金 一侧 断 Ｅ的 ｌ ｌ 断裂 形式 有所 不 同 ， 韧 性 断裂 的特 征 比较 明显 。 但 用电子探针对断 Ｅ的 ｌ ｌ ０个位置进行 了元素定量
Ag基与Cu基钎料钎焊硬质合金与钛合金组织及性能对比研究
收稿 Ｅ ｔ 期： ２ ０ １ ３—１ １一 Ｏ ６
基金项目 ： 陕西省科技统筹创新工程计划项 目资助（ ２ ０ １ ２ Ｈ Ｂ Ｓ Ｚ Ｓ ０ ２ １ ）
３ ４ ２ ０ １ ４年第 １期
试验 所 用 材 料 Ｔ ｉ ６ Ａ １ ４ Ｖ 钛合 金 尺 寸 为 ＋ １ ｏ ｍ ｍ×
俘 掳 钎焊专题
Ｂ ｄ 善 《 嚼
Ｏ ０
ｍ Ｏ
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２ ８ ０ （ １ ） ：１ ７ ７—１ ８ １ ．
残余应力 ， 不适用于焊接线膨胀系数较小的低 ｃ ｏ 硬质 合金 Ｊ 。为缓解残余应力 ， 扩散焊时需在硬质合金 与 钛合金间辅助 ｃ ｕ ， Ｎ ｉ 等 中间层 ， 然而焊后焊缝 中易形 成多层连续金属间化合物层 ， Ｔ ｉ ／ Ｃ ｕ 界 面上产生裂纹 ， 且扩 散焊 所获 接 头 强 度 分 散 性 较 大 ， 不 适 宜 钛 合 金 与
硬质 合金 的连接 ’ 。
性均较好 ， 而成为钛合金工业 中的王牌合金 ， 在航空航
天、 汽 车 及 医 疗 等 领 域 得 到 了 广 泛 的 应 用 。然 而 Ｔ ｉ ６ Ａ １ ４ Ｖ钛合 金具 有偏 低 的塑 性 剪 切 抗 力 和 较低 的 加
工硬化性能 ， 表面氧化膜 易去除等 ， 使它耐磨 性 能较 差Ｈ － ３ １ 。ＷＣ ． Ｃ ｏ 类硬质合金具有高强度、 高硬度 、 耐磨 损及 良好的化学稳定性等特点， 因此将硬质合金与钛合 金 可靠 连接可 以增 加其 表面 耐磨 性 ， 延 长其 在特 定耐 磨 场合的使用寿命 ， 发挥它们优势互补的作用 Ｊ 。 接头中的残余应力及脆性金属间化合物的生成是
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｇ ４ ５ ４
银基钎料
Ag_Cu_Zn系钎料的研究现状及发展趋势
BA g60CuZnSn
59～61
22～24
余量
3
620
685
65
BA g56CuZnSn
银钎料是在银铜合金的基础上 ,加入一些其它合 金元素形成不同系列的钎料 。近几十年来 ,银钎料的 研究主要集中在 4个方面 :无镉银钎料的研究 、低银无 银钎料的研究 、合金元素的影响及新型钎料合金系的 开发研制和钎焊陶瓷用钎料的研究等 [ 4 - 9 ] 。国内外对 银钎料的研究 ,归根到底是分析研究银钎料中合金元 素的影响作用 ,并以此为基础 ,开发出各种性能优良的 钎料 ,来满足工业生产中各种各样的要求 。
收稿日期 : 2008 - 03 - 14
等 6个系列 。 1. 1 银铜锌钎料
银铜锌三元合金具有优良的性能 ,图 1 为银铜锌 三元系的 合 金 相 图 [ 8 ] 。在 其 三 元 系 中 有 α - ( Cu Zn) ,α - (Ag - Zn) ,β,γ,δ,ε,η等相 。α - Ag,α - Cu 相是具有良好强度和塑性的相 ,β相是有高强度中等塑 性的相 ,其余都为脆性相 ,因此要获得优良性能 ,银铜 锌钎料的成分大都选择在未出现 γ相的范围 ,一般认 为合金成分在 P1 E1 线附近时其综合性能最佳 ,同时锌 含量不超过 40% [ 10 ] 。
Feature A rticle 专题综述 焊接
第 39号部令的颁布 ,规定含镉的材料将禁止在家电产 品中使用 ,目前都已经实施 [ 14, 15 ] 。因此 ,全球材料工作 者都在密切关注镉的替代问题 ,寻求合适的解决方案 , 研究开发不含镉的替代钎料产品 。 1. 3 银铜锌锡钎料
金属锡的熔点为 232 ℃,在银铜锌合金中 ,其主要 富集在富 Cu 的 β相中 。根据近二 、三十年的研究发 现 ,锡可以显著降低 Ag - Cu - Zn三元合金的固 、液相 线及缩小熔化区间 (图 2) ,同时可以改善流动性 、提高 润湿性 。但 Sn在铜中的溶解度不大 ,随着 Sn含量的 增加 ,钎料的加工性能恶化 ,其强度明显下降 ,使钎料 脆性增大 [ 4, 5, 16, 17 ] 。
TC4钎焊
[转帖]TC4钛合金真空钎焊的研究TC4钛合金真空钎焊的研究吴欣康慧朱颖曲平《航空制造技术》［摘要］用钛基钎料钎焊的钛合金焊接接头强度较高，因而具有一定的应用前景。
本课题采用Ti-Zr-Cu-Ni钎料并加入适当的合金元素，成功地应用于TC4合金的钎焊，钎缝成形良好，提高了焊接接头的性能。
[hide=2]钛合金具有比强度和比刚度高、耐腐蚀性好以及高温机械性能优良等优点，因而被广泛应用于航空、航天和其他工业领域。
在一些钛合金复杂结构、薄壁精密结构的制造工艺中，由于钎焊连接具有独特的优势而愈来愈受到重视，对钛合金用钎料的研究也逐渐成为钎焊领域研究的热点之一。
钛合金钎焊用钎料中常用的主要有银基钎料、铝基钎料和钛基钎料，银基钎料和铝基钎料虽有良好的润湿性和一定的机械性能，但焊缝与母材相比，其机械性能和化学性能差距较大；钛基钎料与钛合金的冶金相容性好，可以获得高强度的接头，是钎焊钛合金的优质钎料，但接头的脆性较大。
基于此，本课题选用较为常用的Ti-Zr-Cu-Ni系钎料钎焊TC4，并在改善脆性方面开展了一些研究工作。
由于在Ti-Zr-Cu-Ni系钎料中的Cu、Ni元素对钛合金来说属于活性的β稳定元素，能使钛合金的共析速度加快，在共析转变后会生成脆性的金属间化合物（γ），从而使接头性能降低，因此，在Ti-Zr-Cu-Ni系钎料中加入了能降低共析转变速度的惰性的β稳定元素Co，以改善钎料的性能，从而提高钎焊接头的性能。
1 试验材料和方法1 1 试验母材试验用母材为2mm厚的TC4板材。
1 2 试验用钎料要得到组织和性能满意的钎焊接头，钎料必须能较好地润湿母材并能填满接头间隙。
此外，TC4的相变温度为960℃左右，所以要求钎料的焊接温度必须低于此温度，否则将引起母材β晶粒长大，从而影响材料的性能。
本试验配置了两组钛基钎料，其中，1＃钎料为钎焊钛合金时常用的钛基钎料，2＃钎料以Ti-Zr-Cu-Ni为基并加入了合金元素Co，其成分如表2所示。
Ag95CuNiLi钎料钎焊钛合金与不锈钢异种金属的性能分析__钎焊性分析
Ag95CuNiLi钎料钎焊钛合金与不锈钢异种金属的性能分析Ò.钎焊性分析杨静,王飞,朱金霞,刘晓荣(中国核动力研究设计院核燃料及材料国家重点实验室,成都610041)摘要:制备了Ag95CuNiL i钎料,参照有关的国家标准,评价了钎料的熔化特性、钎料在钛合金和不锈钢上的润湿铺展能力、钎料在钛合金和不锈钢异种金属间的填缝能力,以及钛合金/不锈钢异种金属钎缝的强度。
结果表明,该钎料的液相线温度为918e,对钛合金具有较强的铺展能力,在不锈钢上的铺展性较差,钎料在钛合金和不锈钢异种金属间的漫流距离大于100mm,钛合金/不锈钢异种金属钎缝的抗拉强度达到220M Pa。
采用金相显微镜、扫描电镜、X射线能谱仪和显微硬度计对钛合金/不锈钢钎缝进行了微观分析。
结果表明,钎料与母材冶金结合良好,钎缝致密,在不锈钢一侧形成了三层金属间化合物组织,在钛合金一侧形成了共晶组织。
关键词:Ag95CuN iL i钎料;钎焊性;钛合金;不锈钢;钎缝组织中图分类号:T G113文献标识码:A文章编号:0253-360X(2004)01-48-04杨静0序言钛合金具有密度低、比强度高、导热性能好、耐腐蚀性能优良等优点,广泛地用于航空航天工业、核能工业、船舶工业、电子工业和化学精练工业。
钛合金与不锈钢高质量的结合,在极端苛刻的条件下如高低温环境、腐蚀环境等表现出优良的性能,因此钛合金与不锈钢的过渡连接接头,具有现实意义和广阔的应用前景。
采用钎焊、扩散焊、爆炸焊、热机械连接和形状记忆合金连接,是实现其过渡连接的有效方法,其中钎焊作为一种可靠的连接方法得到了广泛的研究。
在进行钛合金与不锈钢钎焊连接中,主要使用金基和银基钎料,由于金基钎料价格较贵使其使用受到一定的限制,目前广泛使用的银基钎料制备的钎焊接头[1~5],其腐蚀性能和高温性能并不能满足特殊环境的的要求(如核动力专用装置)。
因此,根据钛合金/不锈钢过渡接头在核动力专用装置中的使用环境和可靠性要求,研制了高银含量的银基钎料Ag95CuNiLi,文中主要讨论使用该钎料在钎焊钛合金与不锈钢异种金属时的钎焊工艺性能,为该钎料的应用提供试验基础,为钛合金与不锈钢收稿日期:2003-04-16基金项目:江苏省船舶先进设计与制造重点实验室资助项目(200105);核燃料及材料国家重点实验室基金资助项目(51481050101HZ1401)异种金属钎焊接头在核动力专用装置中的使用提供技术支持。
CuMnNiSi钎料钎焊不锈钢接头组织性能研究
-
3.56 20.85 2.65 71.69
界面区 B 10.51 7.71 12.65 21.01 45.47 2.65
个界面反应区有明显的 Si 和 Ni 元素的富集， 并且 在 该 区 还 有 21.01% 的 Mn 和 45.47% 的 Fe， 由 Si-Ni、Si-Fe 及 Si-Mn 相图可知[5]，Si 与 Ni、Fe 及 Mn 可形成复杂 的 (Fe,Ni,Mn)-Si 化合物， 同 时 固 溶 了 7.71%的 Cr。
图 2 是 1#、2#、4# 试样钎焊接头钎缝中心区、界面 反应区及母材基体的平均显微硬度测试结果。 可见， 钎缝界面反应区的硬度远远高于钎缝中心区及母材 的硬度，钎缝中心处的 Cu-Mn 基固溶体组织显微硬 度最低。 由于钎缝界面反应区存在(Fe,Ni,Mn)-Si 化 合物，而化合物的硬度高[6]，导致钎缝界面区的 硬度 急剧增高。 钎缝中心区的 Cu-Mn 基固溶体硬度低、 塑性好， 有利于缓解钎焊接头在冷却过程中由于母 材收缩而产生的残余应力。
图 3 是不同钎焊工艺下钎缝的金相组织。可见， 随着钎焊温度和保温时间增加， 钎缝界面处的(Fe, Ni,Mn)-Si 化 合 物 层 厚 度 逐 渐 减 小 ， 钎 缝 中 心 区 Cu-Mn 基固溶体相应的增加。 在钎焊保温过程中， 熔融钎料填充满钎焊间隙后， 液态钎料中的 Si、Ni、 Mn 迅速的向母材扩散， 当 Si 达到一定浓度后会在 钎缝界面区处与 Fe 、Ni、Mn 反应形成复杂的(Fe,Ni, Mn)-Si 化 合 物 ，改 变 了 原 钎 料 的 组 织 成 分 ，相 应 的 在钎缝中心区形成以 Cu-Mn 为基的固溶体，冷却后 按照一定的融合比例形成钎缝组织， 实现了牢固的 冶金结合。 钎焊温度和保温时间增加， 促进了的相 互作用， 有利于钎料中的 Si、Ni、Mn 元素向母材基 体中扩散，减少化合物形成元素的含量，使得钎料和
元素Ag对Sn-9Zn钎料组织及性能影响
元素Ag对Sn-9Zn钎料组织及性能影响
王妍;栾江峰;吴敏;丁启敏
【期刊名称】《石油化工高等学校学报》
【年(卷),期】2010(023)003
【摘要】通过实验研究了元素Ag对Sn-9Zn共晶钎料微观组织、熔点、显微硬度及抗腐蚀性的影响.结果表明,添加Ag元素后,能使Sn-9Zn合金组织和性能得到明显改善,其中Ag和Zn形成AgZn3化合物,可以抑制粗大针状Zn相组织的生长,并呈放射状,对合金基体起到很好的弥散强化作用;熔点提高2 ℃;润湿性提高20%;显微硬度提高10.02%;腐蚀电位明显提高,抗腐蚀性能得到改善,接近于传统Sn-37Pb钎料.
【总页数】4页(P79-82)
【作者】王妍;栾江峰;吴敏;丁启敏
【作者单位】辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺,113001;辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺,113001;辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚
顺,113001;辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺,113001
【正文语种】中文
【中图分类】TG42
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Ti对Ag-Cu系活性钎料微观组织及性能的影响
Ti对Ag-Cu系活性钎料微观组织及性能的影响王毅;雷凯;董文;杨春光【期刊名称】《长春工程学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(014)001【摘要】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.【总页数】5页(P34-38)【作者】王毅;雷凯;董文;杨春光【作者单位】长春工程学院机电工程学院长春130012;一汽轿车股份有限公司长春130000;长春工程学院机电工程学院长春130012;长春工程学院机电工程学院长春130012【正文语种】中文【中图分类】TG454【相关文献】1.稀土镧对Ag-Cu-Ti钎料微观组织与性能的影响 [J], 杨长勇;徐九华;丁文锋;付建峰;傅玉灿2.Sn 对电真空 Ag-Cu钎料组织和性能的影响 [J], 石磊;崔良;周飞;顾小龙;何鹏3.Ti-25Cu-15Ni钎料钎焊的TA0钛接头界面微观组织及拉伸性能 [J], 吴浩波;曾凡浩;陈江华;袁铁锤4.不同钎料对Ti3Al基合金钎焊接头强度及界面微观组织的影响 [J], 何鹏;冯吉才;周恒5.合金元素对Ti-Ni-Cu系钎料性能的影响 [J], 邹家生;刘日;王磊因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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低熔点耐蚀Al－Si－Cu－Ge系钎料的研究左衡;李先芬;华鹏;杨靖辉【摘要】为开发一种新型的适用于钎焊6063铝合金的低熔点耐蚀钎料，采用DSC熔点测定、电化学试验、组织分析和接头抗剪切试验方法，筛选综合性能较好的钎料成分。
由试验结果得出，优选出熔点为530℃的Al－8．5Si－20Cu－5Ge－3Ni－0．2Er钎料为综合性能较好的钎料。
添加Ni可以提高钎料的腐蚀电位，降低腐蚀倾向。
添加稀土Er可以细化钎料组织，细化块状初晶Si的大小，使尖锐的针状Al2 Cu金属间化合物的形态转变为棒状。
稀土元素Er能促进结合界面处原子扩散，并提高接头的抗剪切强度。
%The paper studied the development of a new corrosion resistance fil er metal with low melting point used to braze 6063 aluminum al oy;it presented the selection of high performance brazing fil er metal using OM,DSC,electrochemical testing and joint shear test.The results showed that the selected Al-8.5Si-20Cu-5Ge-3Ni-0.2Er fil er metal having melting point of 530℃was better in terms of overal performance.Ni addition could improve the corrosion potential and lower corrosion tendency of fil er metal;rare-earth Er addition could refine the microstructure of fil er metal and the grain size of block-like primary Si, transforming the shape of particles of Al2 Cu IMC from needle-like into rod-like;rare-earth element Er could promote atomic diffusion through the joint interface and improve joint shear strength.【期刊名称】《有色金属加工》【年(卷),期】2016(045)004【总页数】6页(P12-17)【关键词】低熔点;铝合金钎料;耐腐蚀性【作者】左衡;李先芬;华鹏;杨靖辉【作者单位】合肥工业大学材料科学与工程学院，安徽，合肥230009;合肥工业大学材料科学与工程学院，安徽，合肥230009;合肥工业大学材料科学与工程学院，安徽，合肥230009;中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽，合肥230031【正文语种】中文【中图分类】TG133+.4铝合金因其低密度、比强度高、良好的耐腐蚀性以及较好的机械、成形性能等优异的物化特性、力学特性及工艺特性，而广泛应用于航空航天、汽车制造、电力输配和热交换器等各类制造工业中[1-3]。
Ag—Cu—Ti合金钎料的钎焊性能
Ag—Cu—Ti合金钎料的钎焊性能
祖国兴
【期刊名称】《稀有金属材料与工程》
【年(卷),期】1990()2
【摘要】本文介绍了Ag-Cu-Ti合金钎料的基本性能及焊接工艺。
用这种钎料焊接的陶瓷-陶瓷和陶瓷-金属组件,在使用中证明性能良好。
用实例说明了使用新型钎料和本文介绍的焊接工艺取代传统工艺的优越性。
文章还对Ag-Cu-Ti焊料的钎焊机理作了论述。
【总页数】4页(P47-50)
【关键词】Ag-Cu-Ti合金;钎料;钎焊;陶瓷
【作者】祖国兴
【作者单位】西北有色金属研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TG425.2
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Ag-Cu-Ti活性钎料真空钎焊钨、石墨与铜的研究
表 C 钨 (石 墨 和 铜 的 物 理 与 力 学 性 能YC(MZ
高 (比 热 大 (密 度 低 (导 电 性 能 与 抗 热 冲 击 性 能 良 好 K 因此K钨和 石 墨 作 为 耐 高 温 材 料 在 能 源(电 子(航 空 航天等领域得到广泛应用 J YCZ
以 海 水 中 的 氘 作 为 原 材 料 的 热 核 聚 变 能K具 有 原 材 料用 之 不 竭(干 净(安 全 可 靠 等 特 点J根 据 目 前 核 能 及其相关技 术 的 现 状 与 发 展 趋 势K预 计 到 NC世 纪 中 后 期 将 成 为 社 会 发 展 的 主 要 能 源 YNZJ正 因 如 此 K 美(法(日(俄 等 核 大 国 早 在 [D年 代 初 就 已 开 始 核 聚 变 的可行性验证 试 验K目 前 正 在 进 行 激 光 聚 变 的 点 火 试验和工程试 验 装 置 的 建 造 准 备 工 作J我 国 在 此 方 面 虽起步较晚K但 也 正 在 启 动 开 展 激 光 核 聚 变 的 研 究 项 目 K并 给 予 了 高 度 的 重 视 J受 控 热 核 聚 变 是 通 过 \高温等 离子体]方 案 来 实 现 的K热 核 聚 变 反 应 堆 中 的 关 键 结 构 件 \面 向 等 离 子 体 元 件 ]的 制 造 是 受 控 核 聚 变 工 程 技 术 基 础 中 一 个 非 常 重 要 的 课 题J^( $_$复 合 材 料 和 高 强 石 墨 具 有 优 越 的 抗 热 震 性 能 和高熔点高激励门槛值而被选择为面向等离子材
料 K这 些 材 料 与 铜 连 接 则 起 加 强 散 热 的 作 用 J美 (日 ( 法 (俄 均 很 重 视 这 些 材 料 的 连 接 研 究 K近 年 开 展 了 一 些 工 作YM‘aZJ我 国 在 国 家 高 技 术 研 究 发 展 计 划 纲 要
Al、Ag对Zn-Al钎料性能的影响及相关机理研究的开题报告
Al、Ag对Zn-Al钎料性能的影响及相关机理研究的开题报告标题：Al、Ag对Zn-Al钎料性能的影响及相关机理研究1. 研究背景钎焊作为一种常见的连接技术，在工业生产中具有广泛的应用。
Zn-Al钎料具有较高的焊接性能和机械性能，特别适合用于汽车和家具等领域的连接。
在Zn-Al钎料的制备过程中，添加一定量的Al和Ag可以改善钎焊接头的强度和耐腐蚀性能，但目前还缺乏对其影响及相关机理的深入研究，因此有必要对其进行探索和分析。
2. 研究内容本文主要研究Al、Ag对Zn-Al钎料性能的影响及相关机理，具体包括以下几个方面：（1）制备不同配比的Zn-Al钎料，包括添加Al和Ag的不同量，通过针尖穿透试验、显微硬度测试、拉伸试验和热膨胀系数测试等方法，研究不同配比的Zn-Al钎料的力学性能、硬度、膨胀系数等方面的差异。
（2）利用扫描电子显微镜（SEM）、电子探针等手段，分析不同配比的Zn-Al钎料的微观结构、组织形貌和化学成分，探究Al、Ag对Zn-Al 钎料微观结构和化学成分的影响。
（3）分析Al、Ag对Zn-Al钎料界面反应的影响，研究Zn-Al钎料焊接界面的反应产物和界面结构变化，从而探讨Al、Ag对Zn-Al钎料焊接性能的影响机理。
3. 研究意义研究Al、Ag对Zn-Al钎料性能及相关机理的影响，可以深入了解钎料材料的性能、结构以及加工工艺对钎焊接头的影响，并为合理设计钎料材料提供技术依据。
此外，该研究还可以为钎焊工业的发展提供理论支撑和技术指导，从而推动钎焊技术的进一步发展和应用。
4. 研究方法本研究将采用以下方法对Zn-Al钎料的性能及相关机理进行研究：（1）制备不同配比的Zn-Al钎料；（2）使用针尖穿透试验、显微硬度测试、拉伸试验和热膨胀系数测试等方法，研究不同配比的Zn-Al钎料的性能差异；（3）使用扫描电子显微镜（SEM）、电子探针等手段，分析不同配比的Zn-Al钎料的微观结构、组织形貌和化学成分；（4）研究Al、Ag对Zn-Al钎料界面反应的影响，分析Zn-Al钎料焊接界面的反应产物和界面结构变化。
AgCu钎料钎焊ZTA陶瓷与TC4钛合金
Ag-Cu 钎料钎焊ZTA 陶瓷与TC4钛合金王晓阳， 曹 健， 代翔宇， 冯吉才(哈尔滨工业大学 先进焊接与连接国家重点实验室，哈尔滨 150001)摘 要： 使用Ag-Cu 钎料钎焊ZTA 陶瓷与TC4钛合金，利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和X 射线衍射仪(XRD)等设备分析了钎焊接头界面组织，阐明了反应机理，并研究了钎焊温度对接头界面组织和力学性能的影响. 结果表明，钎焊接头的界面结构为ZTA 陶瓷/TiO+Ti 3(Cu,Al)3O/Ag(s,s)/Ti 2Cu 3/TiCu/Ti 2Cu/α+β-Ti/TC4合金. 随着钎焊温度的升高，钎缝中Ag 基固溶体层变薄，Ti-Cu 金属间化合物层变厚，当钎焊温度达到890 ℃时，Ti-Cu 金属间化合物几乎占据整了个钎缝区域. 随着温度的升高，接头抗剪强度先增大后减小，在钎焊温度为890 ℃时，接头的室温抗剪强度达到最大值，其值为43.2 MPa .关键词： ZTA 陶瓷；TC4钛合金；钎焊；界面组织中图分类号：TG 454 文献标识码：A doi ：10.12073/j .hjxb .20194000700 序 言ZTA 陶瓷通过四方ZrO 2的马氏体相变改善了Al 2O 3陶瓷韧性差的特点，具有高熔点、高硬度、耐酸碱腐蚀以及较好的韧性，在机械电子、航空航天等领域得到广泛使用[1]. 然而，由于陶瓷本身机械加工性能不佳等特性，难以制备出复杂的构件，在实际应用过程中需要与金属进行可靠的连接[2-4].因此，实现ZTA 陶瓷与金属的有效连接对ZTA 陶瓷的精密制造和实际应用产生较为深远的影响.陶瓷与金属连接的工艺中，活性钎焊连接由于操作简单、工艺性强而被广泛应用[5-7]. 钎焊过程中活性元素与陶瓷表面发生化学反应，改善钎料在陶瓷表面上的润湿性，并形成较为致密的界面反应层从而实现陶瓷与金属的有效连接[4]. 目前为止，对于ZTA 陶瓷的研究主要集中在ZrO 2[8]的含量、ZrO 2的颗粒度以及不同的添加剂对ZTA 陶瓷微观组织和力学性能的影响，对ZTA 陶瓷的连接却研究甚少，国内外也未见ZTA 陶瓷与TC4合金钎焊连接的报道[9]. 文中采用Ag-Cu 钎料对ZTA 陶瓷与TC4钛合金进行钎焊连接，研究了钎焊温度对ZTA/TC4接头界面组织和力学性能的影响，并阐明ZTA 陶瓷侧界面的反应机制.1 试验方法试验使用的母材是ZrO 2含量为10%(质量分数)的ZTA 陶瓷和TC4钛合金. 钎料为Ag-Cu 共晶钎料片，厚度为100 μm ，纯度为99%. 使用陶瓷切割机将ZTA 陶瓷切成5 mm × 5 mm × 5 mm 的正方体，用作组织试样和剪切试样. 用电火花线切割机将TC4钛合金切割成10 mm × 10 mm × 3 mm 和20 mm × 10 mm × 3 mm 两种尺寸，前者用作组织观察试样，后者用作剪切试样.试验前采用400号，800号，1200号的水砂纸对ZTA 陶瓷与TC4合金的钎焊面进行逐级打磨，并进行抛光处理，随后将待焊试样放入丙酮中超声清洗10 min ；使用1200号的水砂纸对Ag-Cu 钎料片进行打磨，随后放入丙酮超声清洗10 min . 将试样由下向上按照TC4合金/Ag-Cu 钎料片/ZTA 陶瓷的顺序进行装配，并在焊件上方放置石墨块以保证钎焊过程中试件的稳定性，将装配好的试件放入真空钎焊炉进行钎焊，以20 ℃/min 的速度升温至600 ℃，以10 ℃/min 的速度升温至750 ℃，之后以5 ℃/min 的速度升温至指定钎焊温度并保温10 min ，最后以5 ℃/min 的速度降温至室温.采用X 射线衍射仪、扫描电镜以及能谱分析仪对钎焊接头进行组织分析；采用电子万能试验机对钎焊接头进行抗剪测试，每个钎焊温度下制备5个剪切试件，取5个试件抗剪强度的平均值作为该温收稿日期：2017 − 10 − 18基金项目：国家自然科学基金资助项目(51622503；U1537206)第 40 卷 第 3 期2019 年 3 月焊 接 学 报TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTIONVol .40(3):047 − 051, 058March 2019度下的抗剪强度.2 试验结果与分析2.1 接头界面结构分析钎焊温度830 ℃、保温10 min 下，所得ZTA/TC4接头的界面组织及相应元素面扫描如图1所示. 由图1a 可以观察到，焊缝内没有显微裂纹或气孔等缺陷，ZTA 陶瓷与TC4合金实现了良好的冶金结合. 如图1b 所示，Ag 元素主要分布在钎缝中间靠近ZTA 陶瓷侧. 图1c ，1d 的结果表明TC4合金侧的界面反应层主要由Ti 和Cu 元素组成，同时可以观察到Ti 和Cu 元素在陶瓷侧产生聚集，表明Ti 和Cu 元素在ZTA 陶瓷连接中起到关键作用. TC4合金中的V 元素也向钎缝中扩散，而Zr 元素和O 元素基本不扩散.图2所示为所得接头ZTA 陶瓷侧及TC4合金侧的放大. 图中相应能谱结果列于表1中. 图2a 为ZTA 陶瓷侧界面反应层的微观组织，可以观察到陶瓷侧形成了连续的界面反应层(点A)，其厚度大约为1.3 μm . 图3a 为陶瓷侧界面反应层的线扫描分析结果，可以观察到陶瓷侧界面反应层可以分为两层，结合表1中点A 的能谱结果和图4的XRD 分析结果，可以确定陶瓷侧界面反应层主要由靠近陶瓷侧的TiO 层和靠近钎缝的Ti 3(Cu,Al)3O 层组成[10]，其中Ti 3(Cu,Al)3O 层固溶了约9.3%(原子分数)的Al 元素，且两个反应层相互缠绕在一起. 钎缝中间区域富含Ag 元素，其为Ag(s,s)(Ag 基固溶体层). TC4合金侧界面反应层的微观组织如图2b 所示，可以发现有三层连续的界面反应层形成，图3b 的线扫描结果表明TC4合金侧的界面反应层主要由Ti 和Cu 元素组成，表1中的能谱结果显示C 层中Ti 和Cu 的原子比约为2:3，D 层中Ti 和Cu 的原子比约为1:1，E 层中Ti 和Cu 的原子比约为2:1，XRD 结果显示焊缝中含有Ti 2Cu 3，TiCu ，Ti 2Cu 三种化合物，因此确定C 层为Ti 2Cu 3，D 层为TiCu ，15 μmZTA TC4AgTiCuVAlOZr(a) 接头的背散射组织形貌(b) Ag 元素的面扫描(c) Cu 元素的面扫描(d) Ti 元素的面扫描(e) Al 元素的面扫描(f) V 元素的面扫描(g) Zr 元素的面扫描(h) O 元素的面扫描图 1 830 ℃/10 min 接头界面结构及接头各元素的面扫描Fig. 1 Interfacial microstructure of ZTA/TC4 joint brazedat 830 ℃ for 10 min and corresponding elements distributionABZTATC4EDCF(a) 接头的陶瓷侧放大(b) 接头的金属侧放大500 nm5 μm图 2 ZTA/TC4钎焊接头界面结构Fig. 2 High magnification microstructure of ZTA/TC4joint48焊 接 学 报第 40 卷E 层为Ti 2Cu . 区域F 与母材有明显不同，EDS 分析结果显示该区域含有大量Ti 元素和少量Cu ，Al ，V 元素，推测该层为α+β-Ti .综合上述分析可得，采用Ag-Cu 钎料所得钎焊接头的界面结构为ZTA 陶瓷/TiO+Ti 3(Cu,Al)3O/Ag(s,s)/Ti 2Cu 3/TiCu/Ti 2Cu/α+β-Ti/TC4合金.2.2 接头界面的形成机理分析ZTA 陶瓷侧. 当温度高于钎料熔点时，TC4合金会发生溶解，溶解的Ti 会通过液态钎料向ZTA陶瓷侧富集，活性元素Ti 与陶瓷发生界面反应.ZTA 陶瓷主要包括Al 2O 3和ZrO 2两种相，二者均可与Ti 元素发生反应，可能发生的反应如式(1) ~式(4)所示. 钎焊过程中，活性元素Ti 与Al 2O 3反应生成Al 和TiO 相，TiO 相与Cu 反应生成Cu 3Ti 3O 相，如式(1) ~ 式(2)所示. 与此类似，活性元素Ti 与ZrO 2反应生成TiO 层和ZrO 2-x ，TiO 相与Cu 反应生成Cu 3Ti 3O 相，如式(3) ~ 式(4)所示. 此外，Al 元素趋向固溶于Cu 3Ti 3O 相中形成更为稳定的ZTAAgAgAlCuOTiTiO Ti 3(Cu,Al)310203040距离 D /μm(b) 接头的金属侧反应层的线扫描Ag Ag Cu AlVTiTC4α+βTiTi-Cu IMCs图 3 接头各元素线扫描Fig. 3 Elemental distribution of the joint along the yellow lineTiCu Ti 2Cu Ti 2Cu 32030405060708090100衍射角 2θ/(°)TiO Ti 3(Cu, Al)3O Ag Al 2O 3(a) ZTA 陶瓷侧图 4 接头XRD 分析结果Fig. 4 XRD results of the joint表 1 图2中各点的能谱分析结果(原子分数，%)Table 1 EDS results of each spot in Fig.2位置Ag Cu Ti Al V Zr O 可能相A 2.833.940.09.3—0.113.9TiO+Ti 3(Cu,Al)3OB 91.67.21.00.10.1——Ag(s,s)C 2.056.139.90.81.2——Ti 2Cu 3D 2.547.347.61.61.0——TiCuE 1.728.063.64.52.2——Ti 2Cu F0.96.171.29.412.4——α+β-Ti第 3 期王晓阳，等：Ag-Cu 钎料钎焊ZTA 陶瓷与TC4钛合金49Ti3(Cu,Al)3O. 因为试验使用的ZTA陶瓷ZrO2含量较少，只有10%，所以陶瓷侧的反应主要是Al2O3与Ti的反应.TC4合金侧. Ti元素在Cu熔体和Ag熔体中的熵分别是−10和39 kJ/mol[11]，所以Ti与Cu比Ti 与Ag更容易发生反应. 因此，大量的Cu元素在TC4合金侧聚集，形成较厚的Ti-Cu金属间化合物反应层. Cu元素为β-Ti相的强稳定元素，Cu元素向TC4合金母材内的扩散会降低α→β相的转变温度，在随后的冷却过程中部分β相分解形成了α+β相.钎缝中部. Cu元素向TC4合金侧的聚集导致Ag-Cu共晶钎料偏离了共晶点，Ag元素保留了下来，因此钎缝中部主要是Ag基固溶体.2.3 钎焊温度对接头组织形貌的影响固定保温时间为10 min，钎焊温度分别为830，850，870，890和910 ℃时得到的接头形貌如图5所示. 可以观察到，随着钎焊温度的增加，TC4合金侧Ti-Cu金属间化合物层的厚度逐渐增加，相应的Ag基固溶体层厚度逐渐降低. 当钎焊温度为830 ℃，接头主要包括焊缝中部的Ag基固溶体，TC4合金侧的Ti-Cu金属间化合物层，以及ZTA侧的TiO 和Ti3(Cu, Al)3O层. 随着钎焊温度的升高，Ti-Cu 化合物层厚度显著增加(图5c)，当温度达到870 ℃时，Ti元素的活性很高，大量的Ti元素与钎料中的Cu反应生成大量的Ti-Cu化合物，此时在接头内Ti-Cu化合物占主导地位. 在升温的过程中，Ag基固溶体被推向钎角或者流到接头外部.10 μm(a) 830 ℃15 μm10 μm(b) 850 ℃(c) 870 ℃10 μm20 μm图 5 不同钎焊温度下的接头形貌Fig. 5 Microstructure of the joint brazed at different temperature2.4 钎焊温度对力学性能的影响与断口形貌分析保温时间10 min下，钎焊温度对接头室温抗剪强度的影响如图6所示. 在钎焊温度为810 ~ 910 ℃区间内，随着钎焊温度的升高，接头室温抗剪强度先增大后减小，在钎焊温度为890 ℃时达到最大值43.2 MPa. 接头的抗剪强度主要由两个的因素来决定：一是ZTA陶瓷侧反应层的厚度. 钎焊温度较低时，Ti与ZTA陶瓷的界面反应不充分，导致界面厚度较小甚至界面不连续，从而所得接头的力学性能较低；二是Ti-Cu化合物层的影响. 随着温度升高，Ti-Cu化合物层变厚且在钎焊温度为890 ℃时占据整个接头，Ti-Cu化合物是一种硬脆相，承载过程中裂纹容易在此产生，从而降低所得接头的力学性能. 这两个因素共同作用，导致接头的强度在890 ℃的条件下达到最大值.对接头进行剪切试验，接头断口如图7所示.50焊 接 学 报第 40 卷图7a 是890 ℃/10 min 的接头剪切得到的断口组织形貌，图7b 为断口的超景深形貌，可以看出裂纹在陶瓷侧的反应层产生，然后扩展到陶瓷内部，形成拱形断口，接头残余应力较大. 断裂一部分发生在ZTA 陶瓷上，一部分发生在钎缝上，这种断裂形式属于复合断裂.2 546.52 000.0 2 000.03 000.01 000.0 1 000.00.0402.1344.6287.2229.8172.3114.957.440.00.0681.40.0600 μm(a) 断口组织形貌(b) 断口的超景深形貌 (μm)图 7 890 ℃/10 min 下的的断口组织形貌Fig. 7 Fractographs of the joints brazed at 890 ℃/10 min3 结 论(1) 在830 ℃/10 min 参数下，使用Ag-Cu 钎料钎焊ZTA 陶瓷和TC4钛合金，得到的接头结构为ZTA 陶瓷/TiO+Ti 3(Cu,Al)3O/Ag(s,s)/Ti 2Cu 3/TiCu/Ti 2Cu/α+β-Ti/TC4合金.(2) 钎焊温度在830 ~ 910 ℃区间内，随着钎焊温度的升高，TC4合金侧Ti-Cu 化合物层的厚度显著增大，Ag(s, s)减少，当钎焊温度达到890 ℃时，Ag(s, s)完全消失.(3) 随着钎焊温度的升高，接头的室温抗剪强度呈现出先增大后减小的趋势，在890 ℃时达到最大值43.2 MPa . 裂纹在陶瓷侧的反应层产生，然后扩展到陶瓷内部，形成拱形断口，接头残余应力较大. 断裂一部分发生在陶瓷上，一部分发生在钎缝上，断裂形式为复合断裂.参考文献：文瑞龙, 房明浩, 闵 鑫, 等. ZrO 2添加量对ZTA 陶瓷力学性能及冲蚀磨损行为的影响[J]. 人工晶体学报, 2013, 42(2): 257 −261.Wen Ruilong, Fang Minghao, Min Xin, et al . Effect of ZrO 2 addit-ive amount on mechanical properties and erosion wear behavior of ZTA ceramics[J]. Journal of Synthetic Crystals, 2013, 42(2): 257 −261.[1]李卓然, 顾 伟, 冯吉才. 陶瓷与金属连接的研究现状[J]. 焊接,2008(3): 55 − 60.Li Zhuoran, Gu Wei, Feng Jicai. Research status of ceramic and metal connection[J]. Welding & Joining, 2008(3): 55 − 60.[2]Fernie J A, Drew R A L, Knowles K M. Joining of engineeringceramics[J]. Metallurgical Reviews, 2009, 54(5): 283 − 331.[3]Rohde M, Südmeyer I, Urbanek A, et al . Joining of alumina andsteel by a laser supported brazing process[J]. Ceramics Internation-al, 2009, 35(1): 333 − 337.[4]刘会杰, 冯吉才. 陶瓷与金属的连接方法及应用[J]. 焊接,1999(6): 5 − 9.Liu Huijie, Feng Jicai. Method and application of ceramic and met-al connection[J]. Welding & Joining, 1999(6): 5 − 9.[5]Yang Z, Lin J, Wang Y, et al . 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The results show that the fatigue strength increases with the increase of stress ratio and decreases with the increase of maximum load value under the same riveting conditions. It is found that the fatigue cracks mainly occur on the outside of the rivet leg when the rivet is broken, and the fatigue cracks first occur in the contact area between the rivet tail and the lower sheet when the sheet is broken. There is a competitive mechanism for the fretting wear between the lower sheet and the the rivet. When the crack growth rate of the rivet was greater than that of the lower sheet, the rivet would be failure, and on the contrary, lower sheet would be failure.Key words: self-piercing riveting；titanium alloy；fa-tigue strength；fracture analysis；fretting wearBrazing ZTA ceramic to TC4 alloy using Ag-Cu filler metal WANG Xiaoyang， CAO Jian， DAI Xiangyu， FENG Jicai (State Key Laboratory of Advanced Welding and Joining, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China). pp 47-51,58Abstract: Ag-Cu filler was used to braze ZTA ceramic and TC4 alloy. Scanning electron microscopy, energy disperse spectroscopy and X ray diffraction were used to identify the interfacial microstructure and the reaction mechanism of the joints was clarified. The typical interfacial microstructure was ZTA ceramic/TiO+Ti3(Cu,Al)3O/Ag(s,s)/Ti2Cu3/TiCu/Ti2Cu/α+β-Ti/TC4 alloy. The experiments were carried at the brazing temperature from 810 °C to 910 °C. The results indicated that as the brazing temperature increased, Ag-based solid solution layer thinned and Ti-Cu intermetallic compound layers thickened. When brazed at 890 °C for 10 min, Ti-Cu intermetallic compounds occupied almost the entire brazing area, and the shear strength of the joints reached the highest value of 43.2 MPa.Key words: ZTA ceramic；TC4 alloy；brazing；inter-face microstructureOn-line quality assessment of mooring chain flash welding based on dynamic spatiotemporal warping LI Qiao1， SU Shijie1,2， CHEN Yun1,2， WANG Hairong3， TANG Wenxian1,2 (1. College of Mechanical Engineering, Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang 212003, China；2. Jiangsu Key Laboratory of Advanced Manufacturing of Ship and Ocean Machinery Equipment, Zhenjiang 212003, China；3. Zhoushan Institute of Calibration and Testing for Qualitative and Technical Supervision, Zhoushan 316000, China). pp 52-58Abstract:The flash welding mooring chain has become the mainstream of the high-quality mooring chain market in the shipbuilding industry. In this present work, we proposed a new methodology for the online quality assessment of flash welding. First, the various sensor signals in the real-world welding process are collected in this work. Second, a novel spatiotemporal warping algorithm is proposed to quantify the spatiotemporal dissimilarity of current and electrode position signals during flash welding processes. Third, the dissimilar distance matrix is embedded into the feature vector of the low dimensional space while the original dissimilar distance between the signals were preserved. Finally, the KNN classification algorithm and K-fold cross-validation are proposed to classify the embedded feature vectors (coordinates in low-dimensional space). Experimental results show that the proposed method in this paper can not only use the collected sensor signals for real-time welding quality assessment, but also effectively reveal the difference between the flash welding processes.Key words: flash welding；dynamic time warping；fea-ture embedding；quality assessment；statistical process Research on laser-driven metal transfer of 2219 aluminum alloy in GMAW JIA Yazhou， XIAO Jun， CHEN Shujun，WEN Tao (Engineering Research Center of Advanced Manufacturing Technology for Automotive Components, Ministry of Education, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China). pp 59-64Abstract:Taking the 2219 aluminum alloy as the research object, a laser-driven GMAW metal transfer test system is built. High speed camera system is used to capture the metal transfer process and the effect of the addition of laser on the droplet transfer behavior is analyzed. The results demonstrate that by changing the process parameters, the addition of a laser changes the force state of the droplet, which in turn changes the droplet transfer mode and the flight trajectory. When the pulsed laser irradiates the neck of the droplet, the resulting recoil force can effectively promote the detachment of the droplet from the welding wire and the desirable one drop per pulse transfer is obtained. Better weld formation is obtained because the transfer process is more stable. The process can not only improve stability of the metal transfer, effectively improve the weld formation, but also appropriately solve the problems of narrow welding process transfer range of the aluminum alloy welding, high heat input to the base metal and poor stability of the welding process.Key words: laser-driven；aluminum alloy welding；metal transfer；high-speed cameraEffect of flow rate on corrosion behavior of 316L stainless steel welding seam in liquid lead bismuth eutectic LUO Meng， LEI Yucheng， CHEN Gang， XIAO Longren (School of Material Science and Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China). pp 65-70Abstract: Liquid lead bismuth eutectic (LBE) is often2019, Vol. 40, No. 3TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION III。
钎焊用变形铝合金组织控制与耐腐蚀性能分析初探
钎焊用变形铝合金组织控制与耐腐蚀性能分析初探首先，钎焊用变形铝合金的组织控制是实现其优异性能的关键。
通常采用组织调控的方法来控制材料的性能。
钎焊用变形铝合金的晶粒尺寸和相组成都会对材料的性能产生影响。
晶粒尺寸的变化可以通过热处理来实现，热处理过程中的退火温度和时间可以对晶粒尺寸进行调控，尤其是采用再结晶退火可以获得较细小的晶粒尺寸。
此外，对合金的相组成进行调控也是一种重要的方法。
通过合理的合金化元素的添加和比例调整可以获得理想的相结构，进而提高材料的性能。
例如，添加一定比例的稀土元素可以改善材料的强韧性能。
其次，钎焊用变形铝合金的耐腐蚀性能也是其重要的性能之一、钎焊用变形铝合金的耐腐蚀性能对于材料的使用寿命和可靠性具有重要意义。
钎焊用变形铝合金在腐蚀环境中容易产生局部腐蚀，如晶间腐蚀和应力腐蚀裂纹。
因此，提高钎焊用变形铝合金的耐腐蚀性能是一个重要的研究方向。
通常可以通过表面处理、合金设计和腐蚀防护涂层等方式来提高其耐腐蚀性能。
例如，采用阳极氧化处理可以在钎焊用变形铝合金表面形成一层致密的氧化膜，有效防止腐蚀介质的进一步侵蚀。
此外，通过合金设计可以增加合金中耐腐蚀元素的含量来提高耐腐蚀性能。
最后，钎焊用变形铝合金组织控制与耐腐蚀性能分析需要综合考虑多种因素。
在进行组织调控时应兼顾材料的力学性能和耐腐蚀性能，以实现整体性能的提高。
同时，实际应用中还需要对材料的使用环境进行充分分析，以确定适合的腐蚀防护措施。
此外，对于钎焊用变形铝合金的组织控制和耐腐蚀性能研究还需要进一步加强，开展更深入的研究工作。
综上所述，钎焊用变形铝合金组织控制与耐腐蚀性能是一个重要的研究方向。
通过合理的组织调控和腐蚀防护措施可以实现钎焊用变形铝合金性能的提高，进而满足不同工程应用的需求。
在今后的研究中，需要继续深入探索钎焊用变形铝合金组织控制与耐腐蚀性能的关系，为材料的应用提供更有效的解决方案。
钛合金用含贵金属钎料的耐蚀性研究
Ｓｔ ｙ ｏ ｒ ｏ ｉ ｎ Ｒｅ ｉｔ ｎｃ ｆ Ｐｒ ｃ ｏ ｓ Ｍ ｅ ｌ ａ ｉ ｇ Ｆｉｌｒ Ｍ ｅ ｌ ｏ ｔ ｎ ｕｍ ｌ ｙ ｕｄ ｎ Ｃｏ ｒ ｓｏ ｓｓａ ｅ ｏ ｅ ｉ ｕ ｔ ｓＢｒ ｚ ｎ ｌｅ ｔ ｓ ｆ ｒ Ｔｉ ｉ ａ ａ ａ Ａｌｏ ｓ
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Ａ ｓ ａｔＴ ｅｗ ｔ ｂｌｙｏ ｒｚ ｇｆｌ ｅ ｌ Ａ ＮＰ Ｔ （ Ｎ ０ ５ 、ｉ ｕ ｉｄ （ Ｃ ｂ ｔ ｃ： ｈ ｅ ａｉｔ ｆ ａｉ ｌ ｒｍ ｔ ｓ ｕ ｉｄ ｉ Ａ Ｔ一 ． ） ＴＣ ＮＰ ２ Ｔ Ｎ一 ） ｉ ｉ ｒ ｔ ｉ ｂ ｎ ｉ ｅ ａ ２ ｗｔ Ｔ — ｈ
学性 能 的变化 。结 果表 明 ： Ｎ ０ ５钎 料 的 润 湿性 、 Ａ Ｔ一 ． 耐蚀 性 、 学性 能均 优 于 Ｔ Ｎ一２钎 料 ， 力 Ｃ 耐蚀
性 达到 一级 相容 水平 ， 实 用于航 天 用 Ｔ —Ａ —Ｎ 、 Ｃ 可 ｉ ｌ ｂ Ｔ ４合 金 的钎焊 。
AgCuTi活性钎料的轧制加工和性能研究
AgCuTi活性钎料的轧制加工和性能研究
刘国化;赵君;王剑平;张乃千;魏明霞;赵通明;金国成;周丕云
【期刊名称】《贵金属》
【年(卷),期】2022(43)S01
【摘要】采用粉末冶金的方法,制备了两种成分的AgCuTi活性钎料。
用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)等研究了合金片材的组织形貌与结构。
探讨了在不同的轧制变形量下,两种合金的变形量与组织结构、硬度、密度、电导率等物理、力学、电学性能的关系,分析了轧制撕裂断口的形貌
和类型。
结果表明,Ag-27.5Cu-2.5Ti和Ag-28Cu-4Ti两种成分活性钎料的组织结构、性能、断裂机理不一样,Ag-28Cu-4Ti的铜钛相分布较多、硬度较高、密度较低、电导率较小,同时塑性较差,轧制撕裂过程脆性断裂占主要部分;Ag-27.5Cu-
2.5Ti塑性较好,轧制撕裂过程塑性断裂占主要部分。
【总页数】7页(P22-28)
【作者】刘国化;赵君;王剑平;张乃千;魏明霞;赵通明;金国成;周丕云
【作者单位】昆明贵金属研究所;中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG146.3
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AuNi9导电环刷丝的钎料成分改进及性能分析
AuNi9导电环刷丝的钎料成分改进及性能分析
李敏雪;曲文卿;代国琴;杨淑娟;李睿
【期刊名称】《宇航材料工艺》
【年(卷),期】2015(045)001
【摘要】采用SnPb、InPb和InPbAg三种钎料对航天器控制系统中的AuNi9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,SnPb 钎料钎焊AuNi9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:AuSn4及AuNi2Sn4和Ni3Sn4化合物相.InPb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.InPbAg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.
【总页数】4页(P73-76)
【作者】李敏雪;曲文卿;代国琴;杨淑娟;李睿
【作者单位】北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100191;北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100191;北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100191;北京控制工程研究所,北京100080;北京控制工程研究所,北京100080
【正文语种】中文
【中图分类】TG425+.1
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Ag95CuNiLi 钎料钎焊钛合金与不锈钢异种金属的性能分析Ⅰ.钎料腐蚀性能杨 静, 李长香, 朱金霞, 刘晓荣(中国核动力研究设计院核燃料及材料国家级重点实验室,成都 610041)摘 要:制备了Ag 95CuNiLi 钎料,研究了该钎料在核动力专用装置工况条件下的均匀腐蚀、点腐蚀和电偶腐蚀性能。
均匀腐蚀试验结果表明,1500h 后,均匀腐蚀减重趋于稳定,均匀腐蚀速率为7.2mg /(dm 2·M )。
点腐蚀试验结果表明,在整个试验过程中,钎料表面表现为均匀腐蚀,点蚀的迹象不明显。
电耦腐蚀试验结果表明,钎料-不锈钢耦合电极中,钎料为阴极而得到保护,不锈钢母材为阳极,耦合电流在亚微安级;钎料-钛合金之间的电偶腐蚀中,钛合金母材为阴极而得到保护,钎料为阳极而加速腐蚀,耦合电流稳定在1.2μA ,电流密度约为1.5×10-1μA /cm 2,电偶腐蚀的敏感性不大。
关键词:Ag95CuN iLi 钎料;腐蚀性能;钛合金;不锈钢中图分类号:T G425 文献标识码:A 文章编号:0253-360X (2003)06-60-04杨 静0 序 言钛合金具有密度低、比强度高、导热性能好、耐腐蚀性能优良等优点,广泛地用于航空航天工业、核能工业、船舶工业、电子工业和化学精练工业。
钛合金与不锈钢高质量的结合,在极端苛刻的条件下如高低温环境、腐蚀环境等表现出优良的性能,因此钛合金与不锈钢的过渡连接接头,具有现实意义和广阔的应用背景。
采用钎焊、扩散焊、爆炸焊、热机械连接和形状记忆合金连接,是实现其过渡连接的有效方法,其中钎焊作为一种可靠的连接方法获得了广泛的研究。
选择合适的钎料对钎焊接头的质量具有举足轻重的作用。
在进行钛合金与不锈钢钎焊连接中,主要使用金基和银基钎料,由于金基钎料价格较贵使其应用受到一定的限制,目前广泛使用的银基钎料制备的钎焊接头[1～5],其腐蚀性能和高温性能并不能满足特殊环境的要求(如核动力专用装置),因此,根据钛合金/不锈钢过渡接头在核动力专用装置中的使用环境和可靠性要求,研制了高银含量的银基钎料:Ag95CuNiLi 。
在核动力专用装置工况环境下,钎料的腐蚀性能以及钎料与钎焊母材收稿日期:2003-04-16基金项目:江苏省船舶先进设计与制造重点实验室资助项目(200105);核燃料及材料国家重点实验室基金资助项目(51481050101HZ1401)之间的电偶腐蚀问题,是决定该钎料能否应用于核动力专用装置的关键因素。
文中主要评价了该钎料在核动力专用装置工况环境下的均匀腐蚀、点腐蚀以及钎料与钎焊母材之间的电偶腐蚀,为该钎料在核动力专用装置中的应用提供试验基础,为钛合金与不锈钢异种金属接头的使用提供技术支持。
1 钎料的制备按表1进行物料配比。
配制好的物料经压制成形、高频感应冶炼等,制备所需形状的银基合金。
为了解决活泼金属锂的合金均匀化,该工艺的特点是,采用粉末状的银粉、铜粉和镍粉进行压制成形,在成形过程中加入锂块于混合粉末的中部,使活泼金属锂在熔炼的整个升温过程中都处于主成分的包覆中,因而有利于活泼金属锂与主成分合金均匀化。
感应熔炼坩埚(同时也为发热体)和浇注模具等都表1 钎料的名义成分(质量分数,%)Table 1 Nominal compositions of brazing filler metalEl ement Ag Cu Ni Li Nominal content94.84.00.70.5Pure99.9799.999.599.5第24卷 第6期2003年12月焊接学报TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION Vol .24 No .6Dec ember 2003为石墨材料,为了避免碳元素进入合金中,与合金液接触的所有表面都用Y 2O 3进行了涂层。
2 试验方法2.1 均匀腐蚀试样尺寸与形状: 30mm 圆片,厚度为2mm ;试验条件:300℃,0.1mg /L 溶解氧的高温中性水。
在高压壶中放入5片钎料,进行均匀腐蚀试验,在均匀腐蚀500h 、1500h 、2000h 和3500h 后取出全部试样,称重,计算平均重量变化和腐蚀速率,共完成了3500h 的均匀腐蚀试验。
2.2 点腐蚀试验试验参照GB4334.9-84进行。
试样尺寸与形状: 20mm ×2mm 的圆片;试验介质:3.5%NaCl 溶液,除气;试验温度:室温;扫描速度:20m V /min 。
2.3 电偶腐蚀试样尺寸与形状: 20mm ×2m m 的圆片;试验介质:3.5%NaCl 溶液,除气;试验温度:室温;试验时间:1800s 。
试验中的母材为钛合金与不锈钢,其中不锈钢为0Cr18Ni10Ti 奥氏体不锈钢;钛合金是为核动力专用装置特制的T42NG 钛合金,组织为α+β型(含10%的β相),化学成分见表2。
表2 T 42NG 钛合金化学成分(质量分数,%)Ta ble 2 C hemical compositions of T 42NGAlloy designationTi Al V T42NGBas e4.0～5.01.8～2.53 结果与讨论3.1 钎料的均匀腐蚀性能腐蚀开始阶段表现为增重,这是因为试样中有气孔,在试验前期,可以明显看到其气孔处出现褐色斑点,这说明有其它化学反应存在(点蚀电位测定试验也证明),而在气孔处迅速形成有一定结合力的物质而使试样腐蚀增重;试验过程中,褐色斑点逐渐褪去,试样表面的腐蚀由氧化膜行为所控制,随着氧化膜增厚,由于其结合力不强,腐蚀表现为减重,随着时间的延长腐蚀减重趋于稳定。
表3是钎料在腐蚀过程中重量的变化,图1是钎料均匀腐蚀速率曲线,在试验介质中其均匀腐蚀速率为7.2mg /(dm 2·M )。
3.2 钎料点腐蚀性能试验过程中,样品表面颜色由金属本色逐渐转表3 钎料的均匀腐蚀速率Ta ble 3 Uniform co rrosion speed for brazingfiller metalTime t /h500150020003500Speed v /(mg ·dm -2·M -1)28.73.7-1.1-7.2图1 钎料均匀腐蚀试验结果Fig .1 Uniform corrosion testing for brazing f iller metal变为灰白色,在即将回扫时变为褐色,回扫过程中样品颜色又由褐色变为灰白色,最后变为金属本色。
试验完毕样品表面没有明显的点蚀痕迹。
试验所得的极化曲线如图2所示。
从图2可以看出:钎料在很低的电位下,极化电流迅速增加至10-3A ,回扫过程中极化曲线出现多个开路电位,这说明存在多个化学反应。
所以在整个试验过程中,钎料表现为均匀腐蚀,点蚀的迹象不明显。
图2 钎料点蚀电位测试循环极化曲线图Fig .2 Circle polarization graph of point corrosionpotential for brazing filler metal3.3 电偶腐蚀性能异种金属在同一种介质中接触,由于腐蚀电位不同,就有腐蚀电偶电流流动,从而产生电偶腐蚀问题。
判断哪种金属受腐蚀,哪种金属受保护,阳极体金属的腐蚀倾向有多大,这些都是热力学方面的问题。
回答这些问题,不能简单地利用它们的标准电极电位的相对高低作为判断的依据,而应该根据在实际腐蚀介质中的腐蚀电位作为判据。
评价异种金属接触产生电偶腐蚀敏感性的重要指标是电偶的腐第6期杨 静,等:Ag95CuNiLi 钎料钎焊钛合金与不锈钢异种金属的性能分析61蚀电流密度,电偶电流密度愈小,发生电偶腐蚀的敏感性越小[6,7]。
3.3.1 钎料—不锈钢之间电偶腐蚀图3和图4分别为钎料—不锈钢之间电偶腐蚀的耦合电位变化和耦合电流变化曲线。
从图3和图4可以看出:耦合电位稳定在207～210mV 内,耦合电极中不锈钢为阳极,钎料为阴极从而得到保护;耦合电流在亚μA 级,有缓慢减小的趋势。
在钎料—不锈钢之间的电偶腐蚀中,钎料得到了一定程度的保护。
图3 钎料—不锈钢电偶的耦合电位变化图Fig .3 Graph of coupling potential change for brazingfiller m etal -stainless steelcouple图4 钎料—不锈钢电偶的耦合电流变化图Fig .4 Graph of co upling current change f o r f illerbrazing metal -stainless steel co uple3.3.2钎料—钛合金之间电偶腐蚀图5和图6分别为钎料—钛合金之间电偶腐蚀的耦合电位变化和耦合电流变化曲线。
从图5和图5 钎料—钛合金电偶的耦合电位变化图Fig .5 Graph of coupling potential change for brazingfiller metal -titanium alloy steel couple图6 钎料-钛合金电偶的耦合电流变化图Fig .6 Graph of coupling current change for brazingfiller metal -titanium alloy couple图6可以看出:耦合电位有缓慢减小的趋势,耦合电极中钛合金为阴极,钎料为阳极从而加速腐蚀;耦合电流稳定在1.2μA 左右,电流密度约为1.5×10-1μA /cm 2。
在钎料—钛合金之间的电偶腐蚀中,钎料会加速腐蚀。
但由于电流密度较小,电偶腐蚀的敏感性不大。
在实际钎焊接头钎缝中,由于钎料与钛合金、钎料与不锈钢之间都产生了明显的扩散层(如图7是钎焊接头的SEM 形貌),这层扩散层将大大减缓钎料与母材之间的电极电位差,从而将进一步降低钎料与母材之间的电偶腐蚀程度。
图7 钎焊接头的SEM 的形貌Fig .7 SEM morphology of brazed joint4 结 论(1)在文中的均匀腐蚀试验条件下,Ag95CuNiLi 钎料的均匀腐蚀速率为7.2mg /(dm 2·M )。
[下转第68页]图6是应用上海交通大学DH -CP 经验方程,对低动应力消应力效果的估计曲线。
图6 应用DH —C P 经验方程,对低动应力消应力效果的估计曲线Fig .6 Predicting curves used by DH -C Pexperience equation3 结 论(1)应用盲孔法进行残余应力测量,经过振动时效卷筒体的最大残余应力σmax 平均值下降量为49%,说明该工艺有效。
(2)应用动应力判据进行工艺效果评定,当动应力为4～10MPa 条件下,采用长时间振动,可以获得残余应力下降量为40～70M Pa 的效果,再次说明振动时效工艺效果有效。