日用陶瓷與不銹鋼釬焊連接的界面組織與性能分析

陶瓷與金屬直接釬接的關(guān)鍵問(wèn)題是釬料的選擇,采用活性釬料進(jìn)行陶瓷與的直接釬接,并對(duì)接頭進(jìn)行了機(jī)械拉伸試驗(yàn)和金相分析,結(jié)果表明,釬料的選擇是成功的,還介紹了釬料的冶煉工藝。

采用ａｇ－ｃｕ－ｔｉ活性釬料，研究了氧化鋯陶瓷與１ｃｒ１８ｎｉ９ｔｉ不銹鋼的釬焊，探討了軟性中間層ｃｕ對(duì)接頭強(qiáng)度的影響規(guī)律，分析了陶瓷與釬料的界面反應(yīng)，結(jié)果表明：陶瓷與釬料間存在一明顯反應(yīng)層，厚度約為４．４μｍ，反應(yīng)產(chǎn)物為δ－ｔｉｏ和γ－ａｇｔｉ３，并按ｚｒｏ２／δ－ｔｉｏ／δ－ｔｉｏ＋γ－ａｇｔｉ３／ａｇ－ｃｕ呈層狀過(guò)渡分布，中間層ｃｕ對(duì)陶瓷與不銹鋼釬焊接頭強(qiáng)度有很大的影響，當(dāng)厚度合適時(shí)，ｃｕ通

研究了釬焊溫度對(duì)氧化鋁陶瓷與1cr18ni9ti不銹鋼接頭強(qiáng)度的影響,探討了釬焊接頭的熱震抗力。結(jié)果表明,由于陶瓷/釬料界面反應(yīng)和界面殘余應(yīng)力的綜合影響,隨著釬焊溫度的增加,接頭強(qiáng)度先增加然后逐漸孤低,850℃釬焊時(shí)接頭強(qiáng)度最高。

采用氬氣保護(hù)下的活性金屬釬焊法對(duì)碳化硅晶須增韌氧化鋁陶瓷(al2o3/sicw)與不銹鋼(1cr18ni9ti)進(jìn)行了釬焊,所用釬料為ag-cu-ti3活性釬料。通過(guò)x-射線衍射儀(xrd)對(duì)界面的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行了物相分析,并用能譜儀(edax)分析了界面元素組成。結(jié)果表明,釬焊接頭界面的反應(yīng)十分復(fù)雜,反應(yīng)產(chǎn)物多種多樣,主要有tio、ti2o、tic、fe2ti4o、ni3ti、alti等物質(zhì),界面反應(yīng)層按al2o3+sic/tio+alti+tic/ti2o+fe2ti4o/ag-cu的規(guī)律過(guò)渡。

采用含ag50％~68％、cu10％~30％、zn12％~20％、sn0％~10％的銀基釬料,通過(guò)激光釬焊,改變釬焊有效熱輸入(激光輸出功率和釬焊時(shí)間),研究了tini形狀記憶合金與不銹鋼異質(zhì)釬焊接頭的微觀組織和性能。結(jié)果表明:agcuznsn釬料對(duì)tini形狀記憶合金和不銹鋼的潤(rùn)濕性較好,釬焊接頭界面平整、致密,與tini形狀記憶合金形成的界面反應(yīng)層較窄,而與不銹鋼形成的界面反應(yīng)層較寬。釬焊有效熱輸入對(duì)tini形狀記憶合金熱影響區(qū)組織和性能影響較大。釬焊有效熱輸入量過(guò)高,將導(dǎo)致tini形狀記憶合金側(cè)熱影響區(qū)組織晶粒粗大、硬度降低、塑性提高。嚴(yán)格控制釬焊工藝參數(shù)可以獲得具有較高抗拉強(qiáng)度、形狀記憶效應(yīng)和超彈性的tini形狀記憶合金與不銹鋼釬焊接頭。

本研究使用al-si釬料對(duì)各種鋁合金與不銹鋼在電阻爐中實(shí)施了釬焊。對(duì)接頭成敗、釬焊界面間鋁合金、釬料和釬劑成分的元素?cái)U(kuò)散狀況和組織變化進(jìn)行了edx,epma分析;并用xrd檢測(cè)了釬劑對(duì)不銹鋼的影響;還根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)熔融釬料層的消失即等溫凝固時(shí)間進(jìn)行了理論推定;進(jìn)而將推定結(jié)果和al-si與al-zn系重疊擴(kuò)散的理論解析進(jìn)行了對(duì)比考察、驗(yàn)證。其結(jié)果為:鋁合金與不銹鋼的空氣中釬焊要得到強(qiáng)固的接頭是很困難的;使用釬劑去除不銹鋼的氧化膜并使其產(chǎn)生濕潤(rùn)所需的時(shí)間比鋁合金要長(zhǎng);接頭不能形成的主要原因是釬料在對(duì)不銹鋼產(chǎn)生潤(rùn)濕前,先與鋁合金產(chǎn)生潤(rùn)濕、反應(yīng)后急速等溫凝固;而此等溫凝固是由釬劑中的zn擴(kuò)散到釬料及鋁合金母材中所致。

純鐵與不銹鋼釬焊工藝

采用活性釬料cu70ti30對(duì)al2o3陶瓷與q235鋼進(jìn)行了連接。用掃描電鏡、能譜儀和x射線衍射儀對(duì)焊接界面進(jìn)行了微觀表征。結(jié)果表明,1100℃是最佳的釬焊溫度,該溫度下釬料充分熔化填充接頭間隙并與陶瓷和鋼側(cè)相互擴(kuò)散,形成由三層構(gòu)成的界面結(jié)合區(qū),即液態(tài)釬料填充陶瓷微孔形成的反應(yīng)層、ti-cu合金層以及鋼側(cè)擴(kuò)散層;在界面結(jié)合區(qū)生成有alcu4、cu3tio4、tic、tife2等新相;界面結(jié)合區(qū)組織致密,裂紋、微孔缺陷較少,實(shí)現(xiàn)了較好的冶金結(jié)合。

針對(duì)al及其合金與不銹鋼釬焊中存在的因釬劑的腐蝕性及釬料的潤(rùn)濕性等引起釬焊接頭強(qiáng)度下降的問(wèn)題,研制出一種以lic1-nac1為基,并配以其它成分的al基釬劑。對(duì)釬劑的配制機(jī)理進(jìn)行了分析,并用試驗(yàn)的方法對(duì)其釬焊性能進(jìn)行了研究。對(duì)釬焊接頭及其界面作掃描電鏡(sem)、透射電鏡(tem)、x射線衍射和拉力試驗(yàn)等分析發(fā)現(xiàn),釬劑對(duì)釬料的潤(rùn)濕性能良好,有效地阻止了釬料在釬焊期間的氧化。對(duì)接頭進(jìn)行腐蝕性試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)焊縫的抗腐蝕性較強(qiáng),能夠滿足一般環(huán)境的使用要求。

采用bag45cuzn釬料對(duì)自蔓延高溫合成的tic金屬陶瓷與中碳鋼進(jìn)行了真空釬焊連接,利用掃描電鏡、電子探針、x射線衍射等分析手段對(duì)接頭的界面結(jié)構(gòu)和室溫抗剪強(qiáng)度進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,利用bag45cuzn釬料可實(shí)現(xiàn)tic金屬陶瓷與中碳鋼的連接;接頭的界面結(jié)構(gòu)為tic金屬陶瓷/(cu,ni)固溶體/ag基固溶體+cu基固溶體/(cu,ni)固溶體/(cu,ni)+(fe,ni)/中碳鋼;在連接溫度為850℃保溫10min的釬焊條件下,接頭的抗剪強(qiáng)度可達(dá)121mpa。

用自研制雙層陶瓷復(fù)合材料與鋼進(jìn)行了大氣中釬焊連接。采用聲學(xué)顯微鏡、光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡和能譜分析等測(cè)試手段對(duì)雙層陶瓷復(fù)合材料的聲顯微結(jié)構(gòu)及釬焊接頭的微觀組織及形態(tài)、特征點(diǎn)的化學(xué)成分等進(jìn)行了研究。結(jié)果顯示,雙層陶瓷復(fù)合材料與鋼釬焊連接后的多層復(fù)合結(jié)構(gòu)接頭的三個(gè)界面均達(dá)到較好的結(jié)合。這為陶瓷/金屬接頭提供了一種新的連接途徑

采用金相顯微鏡、電子顯微鏡、x射線能譜儀、顯微硬度、力學(xué)試驗(yàn)等檢測(cè)手段,對(duì)ta17鈦合金/ag95cunili/0cr18ni10ti不銹鋼釬焊接頭的組織特征進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:釬縫中不銹鋼/釬料一側(cè),形成了三層金屬間化合物釬縫組織;在鈦合金/釬料一側(cè),形成兩個(gè)組織區(qū)域;同時(shí),銀沿鈦合金晶間擴(kuò)散;在凝固釬焊接頭的釬縫中,靠近不銹鋼一側(cè)出現(xiàn)了ti、cu的富集;靠近鈦合金一側(cè)cu原子的含量明顯升高,釬縫中心區(qū)基本上是純銀;釬縫中除不銹鋼/釬料擴(kuò)散層外,其他各微區(qū)的顯微硬度并沒(méi)有增加;從釬縫斷口分析也證明釬縫中靠近不銹鋼一側(cè)是接頭最薄弱的位置。

采用真空保護(hù)下的活性金屬釬焊法對(duì)95%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))氧化鋁陶瓷與低碳鋼進(jìn)行了釬焊,所用釬料為ag-cu-ti3活性釬料。通過(guò)x射線衍射儀(xrd)對(duì)界面的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行了物相分析,并用能譜儀(edax)分析了界面元素組成。結(jié)果表明,釬焊接頭界面的反應(yīng)十分復(fù)雜,反應(yīng)產(chǎn)物多種多樣,主要是ti3cu3o,ti3al,timn,tife2,tic等物質(zhì),界面的反應(yīng)層按al2o3陶瓷/ti3cu3o/ti3al+timn+tife2+ag(s,s)+cu(s,s)/tic/低碳鋼的規(guī)律過(guò)渡。

對(duì)316ln奧氏體不銹鋼的釬焊界面裂紋形成機(jī)制進(jìn)行了系統(tǒng)研究.首先以cu-si和ag-cu-sn兩種含cu釬料對(duì)316ln不銹鋼管進(jìn)行了氬弧釬焊,根據(jù)焊后工件的打壓泄漏情況,使用om和sem觀察了釬焊界面的微觀組織和裂紋形貌,并用eds分析了裂紋內(nèi)表面成分.結(jié)果顯示,釬焊界面裂紋在母材/釬料界面萌生,沿母材晶界擴(kuò)展,裂紋內(nèi)可檢測(cè)到釬料中的元素,且裂紋開(kāi)始形成于釬料凝固之前.為進(jìn)一步確定釬焊裂紋產(chǎn)生機(jī)制,進(jìn)行了316ln不銹鋼的cu-si釬料浸漬實(shí)驗(yàn),cu-si釬料真空釬焊實(shí)驗(yàn),以及.ag-sn,ag-al釬料和ni焊絲氬弧釬焊實(shí)驗(yàn),證明了釬料中的低熔點(diǎn)元素沿母材晶界擴(kuò)散導(dǎo)致的晶界弱化,以及釬焊過(guò)程中母材內(nèi)溫度梯度導(dǎo)致的內(nèi)應(yīng)力是釬焊界面裂紋發(fā)生的必要條件.最后定性描述了釬焊界面裂紋的形成過(guò)程,并討論了抑制該類(lèi)裂紋的釬焊工藝.

為滿足不銹鋼電加熱餐具生產(chǎn)的需要,提出采用接觸反應(yīng)釬焊的方法實(shí)現(xiàn)復(fù)合電熱餐具的鋁熱管與鋁板、鋁板與不銹鋼板結(jié)構(gòu)的高致密連接.研究表明:si中間層介質(zhì)與鋁基體之間的共晶反應(yīng)所產(chǎn)生的al-si共晶液相,能夠?qū)X加熱管與鋁板、鋁板與不銹鋼板大面積結(jié)構(gòu)致密地連接在一起;接觸反應(yīng)釬焊初期存在al/si固相擴(kuò)散反應(yīng)的液相反應(yīng)萌生,該過(guò)程與加熱階段si的固態(tài)擴(kuò)散、液相層擴(kuò)展和成分均勻化共同構(gòu)成接觸反應(yīng)釬焊接頭成縫過(guò)程;接觸反應(yīng)釬焊初期液相反應(yīng)萌生以al/si固相界面的擴(kuò)散為主要控制過(guò)程,其受控干si向al基體內(nèi)的固相擴(kuò)散速率,液相層的擴(kuò)展和成分均勻化受控于al在al-si液相中的擴(kuò)散速率,是液相產(chǎn)生的主要階段;接觸反應(yīng)釬焊依靠反應(yīng)液相層的阻隔延遲效應(yīng),限制了鋁/不銹鋼異種材料間脆性化合物的生成,使得反應(yīng)層薄,釬縫強(qiáng)度高.

得益于全新的alfafusiorl熔焊技術(shù)，全不銹鋼熔焊板式換熱器alfanova開(kāi)創(chuàng)了板式換熱器應(yīng)用的新領(lǐng)域，在和傳統(tǒng)換熱器的競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)了優(yōu)勢(shì)。alfanova在各行各業(yè)中有很大的發(fā)展?jié)摿?，在制冷?yīng)用上已建立了堅(jiān)固的橋頭堡。

氮化硅陶瓷與40Cr鋼釬焊接頭性能的研究

向al-si釬料中添加鋅研制開(kāi)發(fā)了al-si-zn釬料,在評(píng)價(jià)其工藝性能的同時(shí),研究了不同含鋅量釬料、不含鋅釬劑對(duì)鋁合金/不銹鋼釬焊接頭組織特征、力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:al-si-zn釬料高溫下氧化嚴(yán)重形成致密的氧化膜,熔煉澆注相當(dāng)困難。解決措施為向al-si釬料中添加氯化鈉和氯化鉀形成保護(hù)膜,鋅添加量對(duì)al-si-zn釬料和用其釬焊鋁合金/不銹鋼接頭力學(xué)性能的影響大于對(duì)工藝性能的影響。隨鋅含量增加,釬料對(duì)不銹鋼的潤(rùn)濕性雖有所改善,但卻促使al-si-zn釬料與鋁合金產(chǎn)生潤(rùn)濕且被其吸收的速度加快;加之zn揮發(fā)易產(chǎn)生氣孔,最終導(dǎo)致接頭強(qiáng)度明顯下降。這一結(jié)果驗(yàn)證了隨鋅含量增加,al-si-zn釬料等溫凝固進(jìn)程加快的事實(shí)。

采用c++計(jì)算機(jī)程序語(yǔ)言,在visualc++.net調(diào)試環(huán)境中,利用mfcodbc封裝的類(lèi)開(kāi)發(fā)不銹鋼釬焊管理信息系統(tǒng),以sqlserver建立的不銹鋼釬焊知識(shí)庫(kù)/表作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù),用戶通過(guò)人機(jī)界面鏈接后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)可以進(jìn)行不銹鋼釬焊知識(shí)的瀏覽、添加、刪除、修改,并且將專(zhuān)家系統(tǒng)引入系統(tǒng),使系統(tǒng)在知識(shí)獲取上具有智能性。

為改善鋁和不銹鋼的焊接接頭性能,在奧氏體不銹鋼(1cr18ni9ti)的表層熱浸鍍一層zl102鋁合金,然后采用搭接的形式,應(yīng)用火焰釬焊工藝進(jìn)行純鋁(1060)板與奧氏體不銹鋼板的焊接。利用金相顯微鏡和掃描電鏡分析焊接接頭的微觀組織,并用顯微維氏硬度儀和萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)機(jī)床測(cè)定其顯微硬度和拉伸性能。結(jié)果表明,通過(guò)不銹鋼表面熱浸鍍鋁,可實(shí)現(xiàn)鋁與奧氏體不銹鋼的火焰釬焊。在不銹鋼/純鋁釬焊焊縫中存在不銹鋼/熱浸鍍鋁層、熱浸鍍鋁層/釬縫、釬縫/純鋁三個(gè)界面。釬焊接頭強(qiáng)度取決于各界面的連接質(zhì)量。熱浸鍍鋁層/釬縫界面是整個(gè)接頭中最薄弱的界面,剪切斷裂均發(fā)生在該區(qū)域。釬焊接頭各區(qū)域中,熱浸鍍鋁區(qū)硬度最高,達(dá)到99.4mpa。

采用4種成分的銀基釬料制備了鈦合金/不銹鋼釬焊接頭,用力學(xué)性能試驗(yàn)、金相試驗(yàn)、掃描電鏡分析及電子探針?lè)治龇椒?測(cè)量了釬縫強(qiáng)度,分析了斷口形貌和釬縫界面組織。研究表明:不銹鋼/ag95cunili/鈦合金釬縫強(qiáng)度可達(dá)220mpa,在不銹鋼/ag95cunili擴(kuò)散區(qū)形成了脆性相;不銹鋼/ag88al10mnsi/鈦合金釬縫強(qiáng)度為242mpa,不銹鋼/ag88al10mnsi一側(cè)的釬縫區(qū)易形成裂紋;不銹鋼/ag85al8sn/鈦合金釬縫強(qiáng)度只有123mpa;不銹鋼/ag85al8snni/鈦合金釬縫強(qiáng)度可達(dá)280mpa,釬料與母材冶金結(jié)合較好。

如今,"韓流"已經(jīng)不是一件多么新鮮的事情,"哈韓"也不再是幾個(gè)人的個(gè)性演繹。韓國(guó)制造正在以不可阻擋的力量席卷著整個(gè)亞洲。在這股強(qiáng)烈的旋風(fēng)中商機(jī)暗涌,針對(duì)目前日用陶瓷市場(chǎng)上暢銷(xiāo)"韓式"餐具,從中得到啟發(fā)和思考,從而探討中國(guó)日用陶瓷的發(fā)展方向。