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陶瓷增强钛基复合材料焊接的研究进展

中国材料进展 2019年第7期38卷 696-704,716页

作者：许文龙张相召杨露瑶刘桂武江苏大学材料科学与工程学院江苏镇江212013 兴化市精密铸锻造产业研究院江苏兴化225714

陶瓷增强钛基复合材料(CTMCs)兼有高的比强度、比刚度及良好的耐磨性和抗高温氧化性,对其进行有效焊接,有助于加强其在航空航天、机械电子和医疗器械等领域的广泛应用。综述了CTMCs熔化焊、钎焊和固相扩散焊,以及这3种焊接的国内外研究... 详细信息

陶瓷增强钛基复合材料(CTMCs)兼有高的比强度、比刚度及良好的耐磨性和抗高温氧化性,对其进行有效焊接,有助于加强其在航空航天、机械电子和医疗器械等领域的广泛应用。综述了CTMCs熔化焊、钎焊和固相扩散焊,以及这3种焊接的国内外研究进展,着重回顾了熔化焊焊缝增强体的分布特征、钎料/母材界面行为及扩散焊焊缝孔隙度与接头力学性能之间的关系。并结合具体的焊接工艺,归纳了熔化焊电极移动速度、钎焊和固相扩散焊焊接温度以及保温时间对接头界面行为和力学性能的影响规律。最后,认为需要加强CTMCs的异材连接、界面反应层形成的热力学和动力学,以及界面微结构与接头服役性能(如强度和耐高温性)的关联性研究。

关键词：陶瓷增强钛基复合材料熔化焊钎焊固相扩散焊界面行为力学性能

采用TiH_2预处理的SiC陶瓷柱阵列增强/高铬铸铁复合材料界面与耐磨性能(英文)

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稀有金属材料与工程 2014年第10期43卷 2339-2343页

作者：刘桂武张相召王倩叶志国史忠旗乔冠军江苏大学江苏镇江212013 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室陕西西安710049 南昌航空大学江西南昌330036

利用TiH2粉末膏剂涂覆和在真空下1000或1400℃保温20 min的预处理工艺对反应烧结SiC陶瓷柱进行了表面预处理,再将预处理好的SiC陶瓷柱固定在石墨板上,随后采用金属浇铸工艺制备了一种具有高度陶瓷增强体宏观均匀性、可靠性和可设计性的... 详细信息

利用TiH2粉末膏剂涂覆和在真空下1000或1400℃保温20 min的预处理工艺对反应烧结SiC陶瓷柱进行了表面预处理,再将预处理好的SiC陶瓷柱固定在石墨板上,随后采用金属浇铸工艺制备了一种具有高度陶瓷增强体宏观均匀性、可靠性和可设计性的SiC陶瓷柱阵列增强高铬铸铁复合材料。陶瓷涂层和复合材料界面分析表明:1400℃为较优的SiC表面预处理温度,预处理后SiC表面形成一层可靠的金属性复合层。该复合层在高温浇注过程中不会被溶解,可有效抑制高铬铸铁与SiC陶瓷的界面反应,从而形成无脱层、优良的复合材料陶瓷/金属磨损界面。与该复合材料的金属基体相比,由于SiC陶瓷柱的有效添加,经表面处理后不同陶瓷含量的SiC/高铬铸铁复合材料的耐磨性能均显著提高。

关键词：金属基复合材料 SiC陶瓷氢化钛界面耐磨性能

高体积分数SiC_p/Al电子封装复合材料的钎焊综述（英文）

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稀有金属材料与工程 2017年第10期46卷 2812-2819页

作者：张相召赵三团刘桂武徐紫巍邵海成乔冠军江苏大学江苏镇江212013 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室陕西西安710049

高体积分数SiC_p/Al复合材料作为电子封装材料使用日益流行,其钎焊具有重要的实际意义。近来,一些新钎料合金和工艺被开发用于高体积分数SiC_p/Al复合材料的钎焊。本文回顾了SiC_p/Al复合材料的物理力学性能和制备工艺,综述了应用于高... 详细信息

高体积分数SiC_p/Al复合材料作为电子封装材料使用日益流行,其钎焊具有重要的实际意义。近来,一些新钎料合金和工艺被开发用于高体积分数SiC_p/Al复合材料的钎焊。本文回顾了SiC_p/Al复合材料的物理力学性能和制备工艺,综述了应用于高体积分数SiC_p/Al复合材料的合金钎料、钎焊工艺及其接头微结构与性能,旨在进一步理解它们之间的关联性,以优化接头性能与可靠性。往Al-Si合金中添加Cu、Mg、Ni等合金元素有助于提高钎料合金和钎焊接头的使用性能,如可优化钎料合金的应用温度、接头界面结合和焊缝强度。而表面金属化和超声波振动两种钎焊辅助工艺可通过避免或去除复合材料表面的Al_2O_3和SiO_2氧化膜来改善合金钎料的钎焊性。最后指出,需要进一步加强对合金钎料的优化设计、表面金属化工艺以及焊料/涂层/基材体系之间的润湿性和界面行为的研究。

关键词：高体积分数SiCp/Al复合材料钎料表面金属化钎焊界面接头力学性能

磨削加工对典型氧化物陶瓷表面质量及力学性能的影响

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现代技术陶瓷 2022年第5期43卷 405-416页

作者：张相召梁静静刘桂武乔冠军江苏大学材料科学与工程学院江苏镇江212013

随着航空航天、过程装备等行业的快速发展,对工程陶瓷良好的表面加工质量要求越来越高。目前,磨削加工由于精度高、材料去除率高而成为陶瓷表面加工最主要、最常用的方法。因此,对常见的氧化物陶瓷建立其磨削加工方式、陶瓷表面质量和... 详细信息

随着航空航天、过程装备等行业的快速发展,对工程陶瓷良好的表面加工质量要求越来越高。目前,磨削加工由于精度高、材料去除率高而成为陶瓷表面加工最主要、最常用的方法。因此,对常见的氧化物陶瓷建立其磨削加工方式、陶瓷表面质量和力学性能之间的联系具有十分重要意义。本文利用精密研磨抛光机和磨床对两种典型氧化物陶瓷(ZrO_(2)和氧化锆增韧氧化铝ZTA)表面进行了加工,探讨了不同磨盘转速、磨盘/磨床砂轮目数、砂轮进刀量、磨床横向平移速度等不同的磨削加工条件对陶瓷表面质量(材料表面粗糙度、表面形貌、表面残余应力)和力学性能的影响。研究结果表明:ZrO_(2)陶瓷无论在何种磨削条件下,其表面均有明显的延性去除痕迹,表面微观质量良好,表面粗糙度最小达0.03μm。在大的砂轮目数、磨床横向平移速度和小的进给量条件下,ZrO_(2)陶瓷表面粗糙度较小,表面以延性去除为主,表面残余压应力较大,最终弯曲强度也较高。ZTA陶瓷在大磨盘/砂轮目数、高磨盘转速/磨床横向移速条件下有较大的延性区域、较小粗糙度、较大的残余压应力和较高的弯曲强度。总之,弯曲强度的大小是由材料本身性质、磨削后的表面粗糙度、缺陷、表面残余应力共同决定的。

关键词：氧化物陶瓷磨削加工表面粗糙度残余应力弯曲强度

Al-Cu-Si-Mg钎料的制备及性能研究

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热加工工艺 2017年第1期46卷 74-76,80页

作者：张波骆文强张相召刘桂武江苏大学材料科学与工程学院江苏镇江212013

在盐浴保护的电阻炉中制备了不同Mg含量的Al-Cu-Si-Mg钎料,并对钎料的显微组织、物相、熔化特性、耐腐蚀性以及拉伸强度进行了测试分析。研究结果表明,Mg能够与Al形成低熔点共晶,从而降低Al-Cu-Si钎料的熔点。钎料中的Mg主要以Mg_2Si的... 详细信息

在盐浴保护的电阻炉中制备了不同Mg含量的Al-Cu-Si-Mg钎料,并对钎料的显微组织、物相、熔化特性、耐腐蚀性以及拉伸强度进行了测试分析。研究结果表明,Mg能够与Al形成低熔点共晶,从而降低Al-Cu-Si钎料的熔点。钎料中的Mg主要以Mg_2Si的形式存在,Mg能提高钎料的强度是因为Mg_2Si作为硬质相分布于晶界处,增大了拉伸变形过程中的阻力。Mg_2Si具有良好的固溶强化效果,固溶处理后钎料的最高强度达到了308.6 MPa。由于Mg_2Si的溶解速度比氧化膜的形成更快,所以Mg含量越多生成的氧化膜越薄,因此随着Mg含量的增加,钎料的耐腐蚀性降低。

关键词：铝基钎料显微组织拉伸强度耐腐蚀性

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烧结温度对316L多孔不锈钢孔结构的影响

材料科学与工程学报 2014年第3期32卷 448-451页

作者：王静杨军朱浪涛张相召西安建筑科技大学冶金工程学院陕西西安710055 西安交通大学材料科学与工程学院陕西西安710049

将316L不锈钢粉、造孔剂(尿素颗粒)和粘结剂(聚乙烯醇溶液)进行混合,压坯后采用高温真空烧结制备出多孔不锈钢。利用真空浸渍法计算不同烧结温度下试样的孔隙率,在金相显微镜下观察试样的孔径分布及孔大小等,采用压汞法测试不同烧结温... 详细信息

将316L不锈钢粉、造孔剂(尿素颗粒)和粘结剂(聚乙烯醇溶液)进行混合,压坯后采用高温真空烧结制备出多孔不锈钢。利用真空浸渍法计算不同烧结温度下试样的孔隙率,在金相显微镜下观察试样的孔径分布及孔大小等,采用压汞法测试不同烧结温度下的最大孔径及其渗透性能。结果表明,烧结温度在1200℃时可获得小孔径分布均匀、孔隙贯通性良好的多孔结构;但烧结温度超过1200℃,烧结试样发生孔径的收缩和变形,使得孔隙率减小,多孔材料的渗透性能降低。

关键词：烧结温度孔隙率孔径造孔剂粘结剂

磨削加工对Al2O3陶瓷表面质量与力学性能的影响

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材料导报 2020年第16期34卷 16020-16024页

作者：梁静静张相召赵光辉刘桂武邵海成乔冠军江苏大学材料科学与工程学院镇江212013 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室西安710049

航空航天等领域的快速发展对Al2O3陶瓷表面加工质量的要求越来越高。目前,磨削加工由于精度高、材料去除率高而成为陶瓷表面加工最主要、最常用的方法,因此,建立磨削加工方式、陶瓷表面质量和力学性能之间的联系具有十分重要的意义。本... 详细信息

航空航天等领域的快速发展对Al2O3陶瓷表面加工质量的要求越来越高。目前,磨削加工由于精度高、材料去除率高而成为陶瓷表面加工最主要、最常用的方法,因此,建立磨削加工方式、陶瓷表面质量和力学性能之间的联系具有十分重要的意义。本工作利用精密研磨抛光机和磨床对Al2O3陶瓷进行表面加工,探讨了不同磨盘转速、磨盘/磨床砂轮目数、砂轮进刀量、磨床横向平移速度等不同磨削加工条件对陶瓷表面质量(材料表面粗糙度、表面形貌、表面残余应力)和力学性能的影响。研究结果表明:相比于磨盘加工,磨床加工对Al2O3陶瓷表面质量的影响较大,表现为磨床加工后的粗糙度数值较大,且磨削表面产生了较为明显的加工划痕。Al2O3陶瓷在磨削加工中的去除方式主要为脆性去除和延性域去除,加工后其表面残余应力均为压应力。特别地,在高的磨盘或砂轮目数、大的磨盘转速、较小的砂轮进刀量以及大的磨床平移速度情况下,Al2O3陶瓷以延性域去除为主,表面残余压应力最高达到-241 MPa。Al2O3陶瓷的力学性能是由表面粗糙度、表面微观形貌、表面残余应力共同作用的,随着陶瓷表面粗糙度的减小、残余压应力的增大,陶瓷弯曲强度提高,最高可达528 MPa。

关键词： Al2O3陶瓷磨削加工表面粗糙度残余应力弯曲强度

氧化铝陶瓷表面连续导电金膜的制备工艺及性能

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材料导报 2021年第8期35卷 76-81页

作者：刘炘城邵海成乔冠军陆浩杰于刘旭张相召刘桂武江苏大学材料科学与工程学院镇江212013

以Al_(2)O_(3)陶瓷作为基底,采用磁控溅射和丝网印刷两种工艺在其表面制备导电Au膜,并通过控制变量法制备不同参数下不同厚度的Au膜,对两种制备工艺进行了系统性的深入研究。通过高精度电阻测量仪、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)分... 详细信息

以Al_(2)O_(3)陶瓷作为基底,采用磁控溅射和丝网印刷两种工艺在其表面制备导电Au膜,并通过控制变量法制备不同参数下不同厚度的Au膜,对两种制备工艺进行了系统性的深入研究。通过高精度电阻测量仪、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)分析热处理前后Au膜的导电性能及微观形貌,采用激光共聚焦显微镜(CLSM)表征Au膜表面的粗糙度。结果表明:磁控溅射制备的纳米Au膜的导电膜厚阈值为30 nm,膜层对基底面粗糙度改变较小。对纳米Au膜进行600℃热处理后,Au发生固态润湿,导致电阻值急剧增大,导电性能下降。借助丝网印刷工艺,采用40%(质量分数)的金浆和200目丝网即可印刷得到导电性良好的Au膜,该工艺能够有效节约成本和金浆。

关键词：磁控溅射丝网印刷 Au膜导电性

Sn-3.5Ag-0.5Cu在高体积分数SiC_p/Al复合材料Ni-P(-SiC)镀层上的润湿性（英文）

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2018年第9期28卷 1784-1792页

作者：张相召吴晓浪刘桂武骆文强郭亚杰邵海成乔冠军江苏大学材料科学与工程学院镇江212013 长安大学材料科学与工程学院西安710064 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室西安710049

基于化学镀Ni工艺,研究Sn-3.5Ag-0.5Cu合金在Ni-P(-SiC)镀层/SiCp/Al基体上的润湿行为,分析镀层的显微结构和Sn-3.5Ag-0.5Cu/Ni-P(-SiC)镀层/SiCp/Al体系的润湿和界面行为。结果表明,SiC颗粒均匀地分布在镀层中,且Ni-P(-SiC)镀层与SiCp/Al复合材料之间没有界面反应。Sn-3.5Ag-0.5Cu对Ni-P、Ni-P-3SiC、Ni-P-6SiC和Ni-P-9SiC镀层/SiCp/Al基体对应的最终接触角分别为~19°、29°、43°和113°。在Sn-3.5Ag-0.5Cu/Ni-P-(0,3,6)SiC镀层/SiCp/Al界面处形成含有Cu、Ni、Sn和P的反应层,其主要包含Cu-Ni-Sn和Ni-Sn-P相。此外,熔融的Sn-Ag-Cu合金可以通过Ni-P/SiC界面渗入Ni-P(-SiC)复合镀层与SiCp/Al基体接触。

关键词： Ni镀层 Sn-Ag-Cu合金 SiCp/Al复合材料润湿显微结构界面