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鍵問題是釬料的選擇,采用活性釬料進行陶瓷與的直接釬接,并對接頭進行了機械拉伸試驗和金相分析,結果表明,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對接頭強度的影響規(guī)律，分析了陶瓷與釬料的界面反應，結果表明：陶瓷與釬料間存在一明顯反應層，厚度約為４．４μｍ，反應產物為δ－ｔｉｏ和γ－ａｇｔｉ３，并按ｚｒｏ２／δ－ｔｉｏ／δ－ｔｉｏ＋γ－ａｇｔｉ３／ａｇ－ｃｕ呈層狀過渡分布，中間層ｃｕ對陶瓷與不銹鋼釬焊接頭強度有很大的影響，當厚度合適時，ｃｕ通

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

采用氬氣保護下的活性金屬釬焊法對碳化硅晶須增韌氧化鋁陶瓷(al2o3/sicw)與不銹鋼(1cr18ni9ti)進行了釬焊,所用釬料為ag-cu-ti3活性釬料。通過x-射線衍射儀(xrd)對界面的反應產物進行了物相分析,并用能譜儀(edax)分析了界面元素組成。結果表明,釬焊接頭界面的反應十分復雜,反應產物多種多樣,主要有tio、ti2o、tic、fe2ti4o、ni3ti、alti等物質,界面反應層按al2o3+sic/tio+alti+tic/ti2o+fe2ti4o/ag-cu的規(guī)律過渡。

采用含ag50％~68％、cu10％~30％、zn12％~20％、sn0％~10％的銀基釬料,通過激光釬焊,改變釬焊有效熱輸入(激光輸出功率和釬焊時間),研究了tini形狀記憶合金與不銹鋼異質釬焊接頭的微觀組織和性能。結果表明:agcuznsn釬料對tini形狀記憶合金和不銹鋼的潤濕性較好,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層較窄,而與不銹鋼形成的界面反應層較寬。釬焊有效熱輸入對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高,將導致tini形狀記憶合金側熱影響區(qū)組織晶粒粗大、硬度降低、塑性提高。嚴格控制釬焊工藝參數(shù)可以獲得具有較高抗拉強度、形狀記憶效應和超彈性的tini形狀記憶合金與不銹鋼釬焊接頭。

本研究使用al-si釬料對各種鋁合金與不銹鋼在電阻爐中實施了釬焊。對接頭成敗、釬焊界面間鋁合金、釬料和釬劑成分的元素擴散狀況和組織變化進行了edx,epma分析;并用xrd檢測了釬劑對不銹鋼的影響;還根據(jù)試驗結果對熔融釬料層的消失即等溫凝固時間進行了理論推定;進而將推定結果和al-si與al-zn系重疊擴散的理論解析進行了對比考察、驗證。其結果為:鋁合金與不銹鋼的空氣中釬焊要得到強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生濕潤所需的時間比鋁合金要長;接頭不能形成的主要原因是釬料在對不銹鋼產生潤濕前,先與鋁合金產生潤濕、反應后急速等溫凝固;而此等溫凝固是由釬劑中的zn擴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al2o3陶瓷與q235鋼進行了連接。用掃描電鏡、能譜儀和x射線衍射儀對焊接界面進行了微觀表征。結果表明,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相互擴散,形成由三層構成的界面結合區(qū),即液態(tài)釬料填充陶瓷微孔形成的反應層、ti-cu合金層以及鋼側擴散層;在界面結合區(qū)生成有alcu4、cu3tio4、tic、tife2等新相;界面結合區(qū)組織致密,裂紋、微孔缺陷較少,實現(xiàn)了較好的冶金結合。

針對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濕性等引起釬焊接頭強度下降的問題,研制出一種以lic1-nac1為基,并配以其它成分的al基釬劑。對釬劑的配制機理進行了分析,并用試驗的方法對其釬焊性能進行了研究。對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等分析發(fā)現(xiàn),釬劑對釬料的潤濕性能良好,有效地阻止了釬料在釬焊期間的氧化。對接頭進行腐蝕性試驗,發(fā)現(xiàn)焊縫的抗腐蝕性較強,能夠滿足一般環(huán)境的使用要求。

采用bag45cuzn釬料對自蔓延高溫合成的tic金屬陶瓷與中碳鋼進行了真空釬焊連接,利用掃描電鏡、電子探針、x射線衍射等分析手段對接頭的界面結構和室溫抗剪強度進行了研究。結果表明,利用bag45cuzn釬料可實現(xiàn)tic金屬陶瓷與中碳鋼的連接;接頭的界面結構為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,接頭的抗剪強度可達121mpa。

用自研制雙層陶瓷復合材料與鋼進行了大氣中釬焊連接。采用聲學顯微鏡、光學顯微鏡、掃描電鏡和能譜分析等測試手段對雙層陶瓷復合材料的聲顯微結構及釬焊接頭的微觀組織及形態(tài)、特征點的化學成分等進行了研究。結果顯示,雙層陶瓷復合材料與鋼釬焊連接后的多層復合結構接頭的三個界面均達到較好的結合。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、力學試驗等檢測手段,對ta17鈦合金/ag95cunili/0cr18ni10ti不銹鋼釬焊接頭的組織特征進行了分析。結果表明:釬縫中不銹鋼/釬料一側,形成了三層金屬間化合物釬縫組織;在鈦合金/釬料一側,形成兩個組織區(qū)域;同時,銀沿鈦合金晶間擴散;在凝固釬焊接頭的釬縫中,靠近不銹鋼一側出現(xiàn)了ti、cu的富集;靠近鈦合金一側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/釬料擴散層外,其他各微區(qū)的顯微硬度并沒有增加;從釬縫斷口分析也證明釬縫中靠近不銹鋼一側是接頭最薄弱的位置。

采用真空保護下的活性金屬釬焊法對95%(質量分數(shù))氧化鋁陶瓷與低碳鋼進行了釬焊,所用釬料為ag-cu-ti3活性釬料。通過x射線衍射儀(xrd)對界面的反應產物進行了物相分析,并用能譜儀(edax)分析了界面元素組成。結果表明,釬焊接頭界面的反應十分復雜,反應產物多種多樣,主要是ti3cu3o,ti3al,timn,tife2,tic等物質,界面的反應層按al2o3陶瓷/ti3cu3o/ti3al+timn+tife2+ag(s,s)+cu(s,s)/tic/低碳鋼的規(guī)律過渡。

對316ln奧氏體不銹鋼的釬焊界面裂紋形成機制進行了系統(tǒng)研究.首先以cu-si和ag-cu-sn兩種含cu釬料對316ln不銹鋼管進行了氬弧釬焊,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分析了裂紋內表面成分.結果顯示,釬焊界面裂紋在母材/釬料界面萌生,沿母材晶界擴展,裂紋內可檢測到釬料中的元素,且裂紋開始形成于釬料凝固之前.為進一步確定釬焊裂紋產生機制,進行了316ln不銹鋼的cu-si釬料浸漬實驗,cu-si釬料真空釬焊實驗,以及.ag-sn,ag-al釬料和ni焊絲氬弧釬焊實驗,證明了釬料中的低熔點元素沿母材晶界擴散導致的晶界弱化,以及釬焊過程中母材內溫度梯度導致的內應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程,并討論了抑制該類裂紋的釬焊工藝.

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

得益于全新的alfafusiorl熔焊技術，全不銹鋼熔焊板式換熱器alfanova開創(chuàng)了板式換熱器應用的新領域，在和傳統(tǒng)換熱器的競爭中占據(jù)了優(yōu)勢。alfanova在各行各業(yè)中有很大的發(fā)展?jié)摿?，在制冷應用上已建立了堅固的橋頭堡。

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

采用c++計算機程序語言,在visualc++.net調試環(huán)境中,利用mfcodbc封裝的類開發(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庫/表作為后臺數(shù)據(jù)庫,用戶通過人機界面鏈接后臺數(shù)據(jù)庫可以進行不銹鋼釬焊知識的瀏覽、添加、刪除、修改,并且將專家系統(tǒng)引入系統(tǒng),使系統(tǒng)在知識獲取上具有智能性。

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,應用火焰釬焊工藝進行純鋁(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能實驗機床測定其顯微硬度和拉伸性能。結果表明,通過不銹鋼表面熱浸鍍鋁,可實現(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/純鋁三個界面。釬焊接頭強度取決于各界面的連接質量。熱浸鍍鋁層/釬縫界面是整個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,用力學性能試驗、金相試驗、掃描電鏡分析及電子探針分析方法,測量了釬縫強度,分析了斷口形貌和釬縫界面組織。研究表明:不銹鋼/ag95cunili/鈦合金釬縫強度可達220mpa,在不銹鋼/ag95cunili擴散區(qū)形成了脆性相;不銹鋼/ag88al10mnsi/鈦合金釬縫強度為242mpa,不銹鋼/ag88al10mnsi一側的釬縫區(qū)易形成裂紋;不銹鋼/ag85al8sn/鈦合金釬縫強度只有123mpa;不銹鋼/ag85al8snni/鈦合金釬縫強度可達280mpa,釬料與母材冶金結合較好。

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