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Co-Nb-Pd-Ni-V钎料真空钎焊C_f/SiC复合材料的接头组织与性能

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焊接学报 2019年第9期40卷 128-132,I0006,I0007页

作者：李文文熊华平吴欣陈波北京航空材料研究院焊接与塑性成形所

采用自行设计的Co-Nb-Pd-Ni-V高温活性钎料对碳纤维增强碳化硅(Cf/SiC)复合材料进行钎焊连接,钎焊温度为1200~1320℃,钎焊时间固定为10min.结果表明,钎料中的V和Nb元素同时发挥反应活性,与Cf/SiC复合材料发生界面反应,在陶瓷界面形成了V... 详细信息

采用自行设计的Co-Nb-Pd-Ni-V高温活性钎料对碳纤维增强碳化硅(Cf/SiC)复合材料进行钎焊连接,钎焊温度为1200~1320℃,钎焊时间固定为10min.结果表明,钎料中的V和Nb元素同时发挥反应活性,与Cf/SiC复合材料发生界面反应,在陶瓷界面形成了VC和NbC双层界面反应层.当钎焊参数为1280℃/10min,典型的接头组织为(VC/NbC)双界面反应层/(Co,Ni)2Si+CoSi+NbC+Pd2Si/(NbC/VC)双界面反应层.在此参数下获得的接头性能最佳,其中室温三点弯曲强度为61.0MPa,在900和1000℃下测得的强度均高于其室温强度,分别为83.2和87.7MPa.接头中的NbC和Pd2Si高熔点物相弥散分布在钎缝内部,大大提高了接头的高温性能.

关键词：碳纤维增强碳化硅钎焊接头组织接头强度界面反应

镍基钎料钎焊K465高温合金大间隙接头组织与性能研究

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材料工程 2017年第5期45卷 86-93页

作者：潘晖赵海生北京航空材料研究院焊接与塑性成形研究所北京100095

K465镍基高温合金为母材,FGH95镍基合金粉为预填粉末,采用预填高熔点粉末的方法对0.5mm大间隙接头进行钎焊,研究不同保温时间对钎缝组织与接头性能的影响。结果表明:1220℃保温0.5h获得的钎缝组织由合金粉颗粒及颗粒间的相构成,颗粒内... 详细信息

K465镍基高温合金为母材,FGH95镍基合金粉为预填粉末,采用预填高熔点粉末的方法对0.5mm大间隙接头进行钎焊,研究不同保温时间对钎缝组织与接头性能的影响。结果表明:1220℃保温0.5h获得的钎缝组织由合金粉颗粒及颗粒间的相构成,颗粒内为γ和γ′两相组织,颗粒间为γ和γ′两相为基体的硼化物、硅化物及γ+γ′共晶组织;随钎焊保温时间延长,合金粉颗粒长大,化合物相及γ+γ′共晶组织合并、总量减少;钎焊保温时间为0.5~16h时,接头平均持久寿命由31.59h提高至54.58h,但不易获得高性能等温凝固接头。

关键词：钎焊, K465镍基高温合金, 组织, 力学性能

Ti_2AlNb粉末与Ti/Al纳米叠层箔带混合烧结高温微叠层材料的微观结构

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机械工程学报 2017年第6期53卷 73-79页

作者：方爽熊华平程耀永林海于秋颖任新宇王淑云北京航空材料研究院焊接与塑性成形研究所北京100095

为了探索研制一种工作温度700~750℃,而且室温塑性较好的钛基高温合金,使用Ti/Al纳米叠层箔带和Ti_2AlNb合金粉末作为原料,在1 473 K,30 MPa,1.5 h的热压条件下直接混合烧结,制备出新型钛铝系金属间化合物高温微叠层材料(TiAl+Ti_2AlNb... 详细信息

为了探索研制一种工作温度700~750℃,而且室温塑性较好的钛基高温合金,使用Ti/Al纳米叠层箔带和Ti_2AlNb合金粉末作为原料,在1 473 K,30 MPa,1.5 h的热压条件下直接混合烧结,制备出新型钛铝系金属间化合物高温微叠层材料(TiAl+Ti_2AlNb)样品,其中,Ti/Al纳米叠层箔带在热压烧结过程中的放热反应促进了样品烧结致密化。采用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)和能谱仪(Energy dispersive spectroscopy,EDS)研究烧结产物相组成及显微结构的影响,并测试微区的显微硬度。结果表明,不同混合方式配比热压烧结体的相组成结构比较相似,烧结体内部主要形成了组织渐变的Ti_2AlNb/Ti_2Al(Nb)/TiAl显微结构,并且通过XRD也检测到了Ti_3Al相。破碎的Ti/Al纳米叠层材料和Ti_2AlNb合金粉末在热压烧结后,以扩散反应形成的Ti∶Al∶Nb大约为1∶1∶1的TiAl(Nb)相,其硬度最高(605.85 HV),由Ti/Al纳米叠层箔带生成并保留下来的TiAl相,其硬度最低(251.11 HV)。

关键词：高温微叠层材料 Ti/Al纳米叠层箔带 Ti2AlNb合金热压烧结显微结构硬度

钛铝系合金与镍基高温合金异种连接技术研究进展

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机械工程学报 2017年第4期53卷 1-10页

作者：任海水熊华平吴欣陈波程耀永陈冰清北京航空材料研究院焊接与塑性成形研究所北京100095

钛铝系合金是未来极具应用潜力的航空航天用轻质高温结构材料,解决其与镍基高温合金之间的连接问题可以满足复合结构减重的需要。由于在化学成分和物理性能等方面存在较大差异,实现两种材料的良好连接比较困难。在分析大量文献的基础上... 详细信息

钛铝系合金是未来极具应用潜力的航空航天用轻质高温结构材料,解决其与镍基高温合金之间的连接问题可以满足复合结构减重的需要。由于在化学成分和物理性能等方面存在较大差异,实现两种材料的良好连接比较困难。在分析大量文献的基础上,评述国内外关于这两类异质材料连接技术的研究进展,焊接方法主要涉及熔化焊、钎焊以及扩散焊。熔焊连接获得的接头强度较低,钎焊连接中多采用传统钎料,缺乏对高温钎料的研制,而扩散焊用中间层合金的设计及其本身的高温性能,都是需要进一步研究的重要问题。解决钛铝系合金与镍基高温合金的连接问题,并获得具有良好综合性能的连接接头,对于实现钛铝系轻质耐高温合金的工程化应用具有重要的意义。

关键词：钛铝系合金镍基高温合金焊接组织强度

Ag-Cu-In-Ti钎料钎焊SiO_(2f)/SiO_2复合材料与钼合金的接头组织及机理

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焊接学报 2015年第12期36卷 73-76,116-117页

作者：邹文江陈波李文文熊华平北京航空材料研究院焊接与塑性成形研究所北京100095

设计了3种Ag-Cu-In-Ti钎料,在800℃/10 min工艺下实现了Si O2f/Si O2复合材料与钼合金的连接.室温下测试了接头的抗剪强度,通过扫描电镜、电子探针、能谱仪和X射线衍射仪分析了接头的微观组织和界面产物.结果表明,1号钎料所得接头平均... 详细信息

设计了3种Ag-Cu-In-Ti钎料,在800℃/10 min工艺下实现了Si O2f/Si O2复合材料与钼合金的连接.室温下测试了接头的抗剪强度,通过扫描电镜、电子探针、能谱仪和X射线衍射仪分析了接头的微观组织和界面产物.结果表明,1号钎料所得接头平均抗剪强度最高,为24.1 MPa,其中Ti元素发挥了活性作用而富集在母材两侧的反应层,与Si O2发生反应为Ti+Si O2→Ti Si2+Ti O,伴随反应为Ti+Cu+O→Cu3Ti3O,并有一部分以Cu3Ti的形式块状分布在钎缝中,提高了接头的强度.1号钎料接头产物依次为Si O2→Cu3Ti3O+Ti O+Ti Si2→Ag(s,s)/Cu3Ti/Cu(s,s)→Cu3Ti+Ti O→Mo.

关键词： SiO2f/SiO2复合材料钼合金抗剪强度组织机理

SiO_(2f)/SiO_2复合材料与金属铌环形钎焊接头的残余应力数值模拟

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焊接学报 2017年第3期38卷 67-70页

作者：郭绍庆吴世彪熊华平陈波北京航空材料研究院焊接与塑性成形研究所北京100095

对陶瓷基复合材料SiO_(2f)/SiO_2与金属铌环形钎焊接头的残余应力进行了有限元数值模拟.结果表明,接头存在较大的径向拉应力σy和周向界面剪切应力τyx,其峰值分别为1 047 MPa和329 MPa.靠近焊缝的SiO_(2f)/SiO_2中存在应力集中,因而在... 详细信息

对陶瓷基复合材料SiO_(2f)/SiO_2与金属铌环形钎焊接头的残余应力进行了有限元数值模拟.结果表明,接头存在较大的径向拉应力σy和周向界面剪切应力τyx,其峰值分别为1 047 MPa和329 MPa.靠近焊缝的SiO_(2f)/SiO_2中存在应力集中,因而在焊后冷却过程容易首先破坏.在SiO_(2f)/SiO_2连接面表层加工沟槽可有效缓解残余应力,σy和τyx峰值分别降低到731 MPa和230 MPa.与不开槽钎焊比较,在靠近焊缝界面的SiO_(2f)/SiO_2侧表层,开槽钎焊使σy从200 MPa降至81 MPa,τyx从230 MPa降至53 MPa.陶瓷被焊表面开槽之后再钎焊填入钎料所引起的应力缓解,对于避免开裂、提高接头强度及可靠性十分有利.

关键词：陶瓷基复合材料钎焊残余应力数值模拟

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采用Au基钎料真空钎焊Al_2O_3陶瓷

焊接学报 2016年第4期37卷 47-50页

作者：陈波熊华平毛唯邹文江北京航空材料研究院焊接与塑性成形研究所北京100095

首先选用AgCuTi活性钎料在880℃/10 min参数下对Al_2O_3陶瓷表面进行金属化处理,之后尽量去除金属化层中的Ag Cu共晶组织,然后选用两种Au基高温钎料在980℃/10 min参数下对金属化后的Al_2O_3进行了钎焊连接.结果表明,在Al_2O_3/Au-Ni/Al... 详细信息

首先选用AgCuTi活性钎料在880℃/10 min参数下对Al_2O_3陶瓷表面进行金属化处理,之后尽量去除金属化层中的Ag Cu共晶组织,然后选用两种Au基高温钎料在980℃/10 min参数下对金属化后的Al_2O_3进行了钎焊连接.结果表明,在Al_2O_3/Au-Ni/Al_2O_3接头中靠近Al_2O_3母材的界面处生成一层薄薄的扩散反应层,该反应层主要由TiO_2和Al_2O_3组成;在Al_2O_3/Au-Cu/Al_2O_3接头中同样存在扩散反应层,与前者不同的是,接头中检测到Ti-Au相的存在.分别对Au-Ni和Au-Cu两种钎料获得的Al_2O_3接头进行了抗剪强度测试,前者对应接头强度为95.5MPa,后者对应接头强度达到102.3 MPa.

关键词： A12O3陶瓷钎焊金属化 Au基钎料

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激光3D打印方法制备Nb/SiC体系梯度材料的微观组织及反应机理

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焊接学报 2016年第2期37卷 1-4,28页

作者：李胜男熊华平陈冰清李能李万青北京航空材料研究院焊接与塑性成形研究所北京100095

采用激光3D打印的方法制备了Nb/SiC体系梯度材料,获得了从纯金属铌逐渐过渡到40%Nb+60%SiC(体积分数)复合层的梯度材料.通过扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)和X射线衍射仪(XRD)分析了梯度复合层的微观组织.结果表明,层与层之间结... 详细信息

采用激光3D打印的方法制备了Nb/SiC体系梯度材料,获得了从纯金属铌逐渐过渡到40%Nb+60%SiC(体积分数)复合层的梯度材料.通过扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)和X射线衍射仪(XRD)分析了梯度复合层的微观组织.结果表明,层与层之间结合良好,激光熔敷过程中铌和SiC之间发生了反应,生成了Nb_5Si_3,Nb_2C,NbC和NbSi_2等二元化合物,并且随着SiC含量的逐渐增加,梯度材料内部产物呈现如下变化趋势:Nb+Nb5Si_3+Nb_2C+NbC→Nb_5Si_3+NbSi_2+SiC+NbC→NbSi_2+SiC+NbC.当SiC含量达到30%时,梯度复合层中残留金属铌消失,且开始出现残余的SiC颗粒,随着原始SiC比例的增加,复合层中不仅残余SiC的含量增加,而且粒度也逐渐增大.

关键词：激光3D打印 Nb/SiC 梯度材料

Si元素含量对激光快速成形制备Nb-Si二元合金显微组织演变的影响

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焊接学报 2017年第3期38卷 53-56,61页

作者：刘伟熊华平唐思熠北京航空材料研究院焊接与塑性成形研究所北京100095

以铌粉和硅粉为原料,采用双通道同轴送粉制备了四种不同Si元素含量的Nb-Si二元合金,通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD)等分析了合金的显微组织演变及维氏硬度.结果表明,硅含量由7%增加至25%,合金的显微组织由Nb_(SS)+Nb... 详细信息

以铌粉和硅粉为原料,采用双通道同轴送粉制备了四种不同Si元素含量的Nb-Si二元合金,通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD)等分析了合金的显微组织演变及维氏硬度.结果表明,硅含量由7%增加至25%,合金的显微组织由Nb_(SS)+Nb_3Si转变为初生Nb_(SS)+(Nb_(SS)/Nb_3Si)共晶,硅含量为18%时,呈Nb_(SS)/Nb_3Si全共晶组织,硅含量提高至25%,合金中出现初生β-Nb_5Si_3相,并仍存在Nb_(SS)/Nb_3Si共晶组织.铌和硅粉末在激光作用下原位反应并快速凝固,显著细化了Nb-Si合金的显微组织.随硅含量增加,硅化物含量逐渐增加,合金显微硬度由746 HV增至1 342 HV.

关键词： Nb-Si二元合金激光快速成形显微组织显微硬度硅含量