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AgCu+SiC复合钎料中SiC含量对Al2O3/TC4接头组织和性能的影响

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焊接学报 2019年第12期40卷 11-16+161页

作者：李淳郑祖金亓钧雷冯吉才曹健哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨工业大学材料科学与工程学院

采用AgCu+SiC复合钎料钎焊连接了Al2O3陶瓷与TC4钛合金,研究了SiC增强相含量与钎焊温度对接头组织与性能的影响,发现接头的典型组织为Al2O3陶瓷/Ti3Cu3O/Ag基固溶体+Cu基固溶体+TiC+Ti5Si3/TiCu2/TiCu/TC4钛合金.陶瓷一侧的反应层随着... 详细信息

采用AgCu+SiC复合钎料钎焊连接了Al2O3陶瓷与TC4钛合金,研究了SiC增强相含量与钎焊温度对接头组织与性能的影响,发现接头的典型组织为Al2O3陶瓷/Ti3Cu3O/Ag基固溶体+Cu基固溶体+TiC+Ti5Si3/TiCu2/TiCu/TC4钛合金.陶瓷一侧的反应层随着钎焊温度的升高而变厚,随着增强相含量的增加而变薄,当增强相含量较少时,反应产物呈弥散分布,当增强含量较多时,反应产物发生了团聚现象.钎焊的反应产物随着钎焊温度的升高由团聚分布变为弥散分布.接头的抗剪强度随着增强相的含量与钎焊温度的升高先增加后降低,当增强相含量为3%(质量分数),钎焊温度为870℃时达到最大,为98 MPa.

关键词：氧化铝陶瓷钛合金钎焊微观组织接头强度

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SiC_P/Al复合材料的真空扩散钎焊

焊接学报 2016年第10期37卷 117-120,136页

作者：刘世艳张丽霞亓钧雷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

文中采用Al/Cu/Al复合箔扩散钎焊SiC_P/Al复合材料,采用SEM,EDS,XRD分析接头界面组织,研究了钎焊温度对接头界面组织及力学性能的影响,并结合Al-Cu二元相图分析接头形成机制.结果表明,固定连接压力为1 MPa,保温时间为10 min,当钎焊温度... 详细信息

文中采用Al/Cu/Al复合箔扩散钎焊SiC_P/Al复合材料,采用SEM,EDS,XRD分析接头界面组织,研究了钎焊温度对接头界面组织及力学性能的影响,并结合Al-Cu二元相图分析接头形成机制.结果表明,固定连接压力为1 MPa,保温时间为10 min,当钎焊温度从590℃升至640℃,接头界面产物由Al_2Cu+αAl共晶组织转变为断续的Al_2Cu金属间化合物,Al-Cu液相向两侧母材扩散的距离增加,接头的抗剪强度呈现先增大后减小的变化趋势.当钎焊温度为620℃,保温时间为10 min,连接压力为1 MPa时,接头的抗剪强度达到最大值69 MPa.

关键词： SiCP/Al复合材料扩散钎焊界面组织抗剪强度

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碳纳米管增强TiNi复合钎料的制备与表征

焊接学报 2014年第3期35卷 27-30,114页

作者：亓钧雷万禹含张丽霞冯吉才哈尔滨工业大学先进焊接与连接生产技术国家重点实验室哈尔滨150001

针对CNTs增强TiNi复合钎料制备中存在CNTs的均匀分散性差、结构完整性差、碳基团与基体易反应而导致基体材料污染等问题,采用PECVD方法低温原位在Ni-TiH2基体上制备CNTs/TiNi复合钎料,采用XRD,SEM,Raman,TEM等对制备的复合钎料进行表征... 详细信息

针对CNTs增强TiNi复合钎料制备中存在CNTs的均匀分散性差、结构完整性差、碳基团与基体易反应而导致基体材料污染等问题,采用PECVD方法低温原位在Ni-TiH2基体上制备CNTs/TiNi复合钎料,采用XRD,SEM,Raman,TEM等对制备的复合钎料进行表征与分析.结果表明,该方法不仅保证了复合钎料中CNTs的结构完美和均匀分散性,而且保证了TiH2不会因温度过高分解,避免了复合钎料体系中钛与碳之间反应,真正意义上实现了CNTs对TiNi复合钎料的强化.通过复合钎料中CNTs的增强效果,缓解钎焊接头的残余应力,提高钎焊接头的力学、热学及高温性能,可实现陶瓷、复合材料与金属复合构件的可靠连接及高温使用.

关键词：碳纳米管复合钎料低温制备钎焊

直流电热冲击辅助多组分氧化物钎焊SiC陶瓷的工艺及性能

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焊接学报 2022年第11期43卷 22-29,I0004页

作者：闫耀天刘柏深曹健亓钧雷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

开发了一种直流电热冲击辅助高温钎焊新技术,成功实现了18.77Gd_(2)O_(3)−4.83Y_(2)O_(3)−28.22TiO_(2)−8.75ZrO_(2)−39.43Al_(2)O_(3)多组分氧化物钎料与SiC陶瓷母材之间的钎焊连接.加热元件采用碳纤维编织体,在20 A直流电流及800 W截断功率下,实现了最佳剪切强度为136.27 MPa的SiC钎焊接头.多组分氧化物钎料中Al_(2)O_(3)及TiO_(2)组分对实现良好的SiC陶瓷钎焊接头至关重要,其中TiO_(2)组分与SiC在高温下发生反应从而在界面处生成厚度约为10μm的富Ti界面反应层,Al_(2)O_(3)相向母材中渗入而形成的枝状通道起到钉扎效果,有利于提升钎焊接头整体强度.热输入过大时,SiC母材严重分解,大量C元素向钎缝区扩散,导致钎缝区出现明显裂纹缺陷,剪切强度降低至约60 MPa,断裂完全发生于钎缝区.

关键词：直流电热冲击高温钎焊 SiC陶瓷多组分氧化物

Ag-CuO-Al2O3复合钎料空气反应钎焊SOFC及服役性能

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焊接学报 2020年第5期41卷 1-6+97页

作者：司晓庆李淳郑庆伟亓钧雷冯吉才曹健哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室

选用纳米Al2O3颗粒作为增强相,成功开发了Ag-CuO-Al2O3复合钎料,并将其应用于空气反应钎焊固体氧化物燃料电池（SOFC）组件.对复合钎料的空气反应钎焊工艺进行研究,在1 050℃/30 min工艺条件下实现了SOFC电池片与铝化不锈钢连接体的无... 详细信息

选用纳米Al2O3颗粒作为增强相,成功开发了Ag-CuO-Al2O3复合钎料,并将其应用于空气反应钎焊固体氧化物燃料电池（SOFC）组件.对复合钎料的空气反应钎焊工艺进行研究,在1 050℃/30 min工艺条件下实现了SOFC电池片与铝化不锈钢连接体的无缺陷连接,分析了接头两侧界面连接特征以及纳米Al2O3增强相在连接过程中的演化行为.对焊后接头进行高温服役性能测试,探究了接头组织和性能在高温氧化（空气）和还原（H2-50H2O-N2）气氛中的演化规律.结果表明,铝化不锈钢的Al2O3保护层对不锈钢基体起到了良好的保护作用,避免了不锈钢基体在连接以及高温服役过程中的性能衰减,在确保接头组织稳定性中发挥了关键作用.系统分析了高温服役过程对接头气密性的影响,综合评定了Ag-CuO-Al2O3复合钎料空气反应钎焊SOFC组件的适用性.

关键词：固体氧化物燃料电池空气反应钎焊界面组织高温服役

BaCe_(0.7)Zr_(0.1)Y_(0.1)Yb_(0.1)O_(3-δ)质子导电陶瓷与不锈钢的空气反应钎焊分析

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焊接学报 2022年第11期43卷 8-14,I0003页

作者：司晓庆苏毅李淳亓钧雷曹健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

针对质子陶瓷燃料电池堆中BaCe_(0.7)Zr_(0.1)Y_(0.1)Yb_(0.1)O_(3-δ)(BCZYYb)质子导电陶瓷与Crofer22APU不锈钢的连接难题展开研究,探究了Ag-CuO钎料在BCZYYb陶瓷表面的润湿性能,分析了CuO与陶瓷反应对钎料润湿的驱动作用.研究了Ag-Cu... 详细信息

针对质子陶瓷燃料电池堆中BaCe_(0.7)Zr_(0.1)Y_(0.1)Yb_(0.1)O_(3-δ)(BCZYYb)质子导电陶瓷与Crofer22APU不锈钢的连接难题展开研究,探究了Ag-CuO钎料在BCZYYb陶瓷表面的润湿性能,分析了CuO与陶瓷反应对钎料润湿的驱动作用.研究了Ag-CuO钎料的空气反应钎焊工艺,在1010℃/20 min工艺条件下实现了质子导电陶瓷与不锈钢的无缺陷连接,分析了接头两侧界面连接特性以及接头元素分布规律.结果表明,CuO与陶瓷基体中BaO的反应促进了钎料润湿,钎料扩散进入陶瓷基体形成了较厚的渗透层,CuO与不锈钢保护层(Mn,Co)_(3)O_(4)的反应促进了保护层致密化,保护层在连接过程对不锈钢基体起到了良好的保护作用.系统分析了CuO含量对接头组织与性能的影响规律,采用Ag-CuO(2%,质量分数)钎料获得了最高接头剪切强度(21.6 MPa),综合评定了钎缝两侧界面反应对接头性能的影响.

关键词：质子陶瓷燃料电池空气反应钎焊界面组织接头强度

表面金属热渗辅助钎焊C/SiC-Nb接头界面增强机制

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科学通报 2021年第1期66卷 118-127页

作者：霸金亓钧雷李航曹健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

针对碳纤维增强碳化硅复合材料(C/SiC)与Nb金属钎焊接头存在残余应力高导致连接强度下降的难题,借助反应扩散机制对C/SiC复合材料表面进行改性,成功制备了纤维增强热渗区,降低了钎焊接头的残余应力,实现了界面结构强化,获得了高质量钎... 详细信息

针对碳纤维增强碳化硅复合材料(C/SiC)与Nb金属钎焊接头存在残余应力高导致连接强度下降的难题,借助反应扩散机制对C/SiC复合材料表面进行改性,成功制备了纤维增强热渗区,降低了钎焊接头的残余应力,实现了界面结构强化,获得了高质量钎焊连接接头.本研究选用的热渗金属Ni-Cr-Si合金可在C/SiC复合材料表面充分润湿,为扩散的快速充分进行奠定了基础;之后探究了热渗工艺对热渗深度及界面结构的影响规律,实现了任意深度热渗区的可控制备.用AgCuTi钎料对热渗处理后的C/SiC复合材料与Nb进行了钎焊连接,钎焊接头的典型界面结构可表示为:C/SiC/Cf+Ni_(2)Si+Cr_(3)Ni_(2)Si+Cr_(23)C_(6)/Ag(s,s)+(Cu,Ni)/Nb.本研究从残余应力的调控与界面结构改善所引导的第二相强化等方面,详细阐述了热渗工艺对接头的界面强化机制.热渗区热膨胀系数介于复合材料与钎料之间,形成属性梯度过渡,有效缓解了接头高残余应力.热渗区钎料的连接由Cu、Ni互扩散实现,替代原位脆性化合物反应层;碳纤维与弥散分布碳化物起到的第二相增强作用,有效提高区域断裂强度,裂纹断裂路径也随之延长,接头强度获得进一步提升.在热渗深度为77μm时,接头平均抗剪切强度可提升至115.2 MPa,相比未热渗接头提高了36%.

关键词：复合材料钎焊热渗残余应力剪切强度

Cu-25Sn-10Ti活性钎焊SiO_(2f)/SiO_2复合材料与Invar合金

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焊接学报 2014年第3期35卷 53-56,115-116页

作者：张大磊亓钧雷张丽霞冯吉才梁迎春哈尔滨工业大学先进焊接与连接生产技术国家重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工业大学山东省特种焊接技术重点实验室威海264209 哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨150001

采用Cu-25Sn-10Ti钎料钎焊SiO2f/SiO2复合材料与Invar合金,研究了界面组织结构及其形成机理,分析了不同钎焊保温时间下界面组织对接头性能的影响.结果表明,在钎焊温度880℃,保温时间15 min的工艺参数下,接头在SiO2f/SiO2复合材料侧与In... 详细信息

采用Cu-25Sn-10Ti钎料钎焊SiO2f/SiO2复合材料与Invar合金,研究了界面组织结构及其形成机理,分析了不同钎焊保温时间下界面组织对接头性能的影响.结果表明,在钎焊温度880℃,保温时间15 min的工艺参数下,接头在SiO2f/SiO2复合材料侧与Invar合金侧均形成了连续的界面反应层,界面整体结构为Invar合金/Fe2Ti+Cu(s,s)+(Ni,Fe,Cu)2TiSn/Cu(s,s)+Cu41Sn11+CuTi/TiSi+Ti2O3/SiO2f/SiO2复合材料.在钎焊温度一定时,随着保温时间的延长,复合材料侧TiSi+Ti2O3反应层厚度逐步增加,Fe2Ti颗粒逐步呈大块状连续依附其上,接头强度先增大后减小.当钎焊温度880℃,保温时间15 min时,接头室温抗剪强度达到11.86 MPa.

关键词： SiO2f SiO2复合材料 Invar合金钎焊界面组织抗剪强度

采用(Ti/Ni/Cu)_f多层箔钎焊C/C复合材料与TiAl合金

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机械工程学报 2018年第9期54卷 108-114页

作者：曹健贺宗晶亓钧雷王厚勤冯吉才哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室

采用（Ti/Ni/Cu）f多层箔状钎料进行C/C复合材料与TiAl合金的钎焊,实现了良好的界面结合,保证了接头的高温力学性能。研究结果表明:钎焊过程中,首先在Ti/Ni界面处接触反应形成低熔共晶液相,Cu元素的溶解促进了钎料的完全熔化和扩散,接... 详细信息

采用（Ti/Ni/Cu）f多层箔状钎料进行C/C复合材料与TiAl合金的钎焊,实现了良好的界面结合,保证了接头的高温力学性能。研究结果表明:钎焊过程中,首先在Ti/Ni界面处接触反应形成低熔共晶液相,Cu元素的溶解促进了钎料的完全熔化和扩散,接头组织一般为C/C/TiC/Al2（Cu,Ni）Ti3C/Ti（Cu,Ni）+Al（Cu,Ni）2Ti/Al（Cu,Ni）Ti+Ti3Al/TiAl,Ti（Cu,Ni）基体相和球状弥散分布的Al（Cu,Ni）2Ti相是钎缝的主要组成部分。当钎焊温度较低或者保温时间较短时,由于钎缝中生成了大量的脆性Ti2Ni相,降低了接头的力学性能;当钎焊温度较高或保温时间较长时,C/C复合材料母材界面处开裂,且TiC层从母材脱落,也削弱了接头的抗剪强度。当钎焊温度为980℃,保温时间为10 min时,C/C复合材料与TiAl合金的接头室温抗剪强度达到最大值18 MPa,600℃时接头的高温抗剪强度达到22 MPa。

关键词：复合钎料 C/C复合材料 TiAl合金钎焊界面结构力学性能