材料鏈接物理復(fù)習(xí)題

1、1.簡述氧化膜對釬焊過程的影響？去除方法有哪些？簡述氧化膜對釬焊過程的影響？去除方法有哪些？影響：1使母材之間的不能有良好釬焊結(jié)合2影響釬料的潤濕性，釬焊是焊材間釬料潤濕不均勻3氧化膜的熔點(diǎn)一般比母材溫度高或與木材熔點(diǎn)相差較大，在釬焊時(shí)若為了使氧化膜熔化就需調(diào)高溫度但又會導(dǎo)致母材熔化形成焊漏4焊接件之間不完全接觸方法：物理方式：如機(jī)械刮擦使氧化膜破碎，或是采用超聲波振動方法，利用超聲波的空化作用使母材表面的氧化膜脫落；化學(xué)方式：即利用釬

2、劑與母材表面氧化膜的反應(yīng)來達(dá)到去除氧化膜的目的。多數(shù)釬劑釬焊過程都是通過化學(xué)機(jī)制來去除氧化膜的，但在此過程中的反應(yīng)卻是多種多樣的，其作用方式可以是使氧化膜溶解，也可以是使氧化膜與基體金屬的結(jié)合被削弱而剝落等等。2.從表面張力角度，分析影響釬料潤濕的因素？改善潤濕性的措施？從表面張力角度，分析影響釬料潤濕的因素？改善潤濕性的措施？影響因素：1）金屬表面氧化物的影響：在常規(guī)條件下大多數(shù)金屬表面都有一層氧化膜。氧化物的熔點(diǎn)一般都比較高在釬焊溫

3、度下為固態(tài)。它們的表面張力值很低因此釬焊時(shí)將導(dǎo)致σsg＜σsl所以產(chǎn)生不潤濕現(xiàn)象表現(xiàn)為釬料成球不鋪展。許多釬料合金表面也存在一層氧化膜。當(dāng)釬料熔化后被自身的氧化膜包覆此時(shí)其與母材之間是兩種固態(tài)的氧化膜之間的接觸因此產(chǎn)生不潤濕。2）釬劑的影響去除氧化膜最有效的方法是采用釬劑。當(dāng)用釬劑去除了母材和釬料表面的氧化膜后液態(tài)釬料就可以和母材金屬直接接觸從而改善潤濕。另外當(dāng)母材和釬料表面覆蓋了一層液態(tài)釬劑后系統(tǒng)的界面張力就發(fā)生了變化(見圖16)當(dāng)鋪

4、展達(dá)到平衡時(shí)由Young氏方程有:其中:σsf－母材與釬劑間的界面張力σsl－母材與釬料間的界面張力σlf－釬劑與釬料間的界面張力。與無釬劑時(shí)的情況相比只要滿足σlf＜σlg或σsf＞σsg就可以增強(qiáng)釬料對母材的潤濕。同樣釬劑成份的變化將造成σlf和σsf的變化從而也會影響到釬料對母材的潤濕性3）各相濃度的影響如果相鄰兩相中任一相不是純物質(zhì)而是溶液，當(dāng)隨著某一物質(zhì)濃度的增大，其表面張力也會發(fā)生變化，影響其釬料的潤濕性。4）溫度對表面張力

5、的影響在溫度變化范圍不大時(shí)表面張力隨溫度的升高而下降。這是一個(gè)普遍的關(guān)系各種金屬表面張力隨溫度變化的關(guān)系大體上可以歸結(jié)為這種關(guān)系。但是表面張力隨溫度升高而下降的這種趨勢也不是無限的對液體來說到“臨界點(diǎn)“(即液－氣相界面消失氣態(tài)與液態(tài)無法區(qū)分的溫度時(shí))表面張力降低為零。措施：1）在釬焊過程中必須采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣砣コ覆暮外F料表面的氧化膜以改善釬料對母材的潤降稀土Ce細(xì)化了釬料的組織提高了釬焊接頭的剪切強(qiáng)度。對復(fù)合電鍍NiTi金屬化層Si3

6、N4陶瓷進(jìn)行輝光預(yù)擴(kuò)散處理然后再與Q235用BAg72CuV釬料進(jìn)行釬焊可大幅度提高釬焊接頭的強(qiáng)度。(2)輝光預(yù)擴(kuò)散提高接頭強(qiáng)度的機(jī)理為鍍層中溶質(zhì)原子Ti向陶瓷界面作定向擴(kuò)散并在界面形成富集增強(qiáng)了陶瓷界面的化學(xué)反應(yīng)。(3)采用二步法釬焊鍍層陶瓷金屬時(shí)由于將陶瓷的界面結(jié)合和釬縫形成分開進(jìn)行因此可以分別從各自需要考慮選擇鍍層材料、輝光擴(kuò)散處理工藝條件以及釬料和釬焊工藝為陶瓷的釬焊提供了很大的靈活性。在釬料中添加微量的稀土可提高釬焊接頭的強(qiáng)度

7、和抗腐蝕性。用鎳基釬料釬焊316L不銹鋼時(shí)接頭主要由非等溫凝固區(qū)金屬間化合物及共晶組織、等溫凝固區(qū)γNi固溶體組織及擴(kuò)散影響區(qū)網(wǎng)狀組織組成硼、硅是導(dǎo)致化合物相產(chǎn)生的主要元素。(2)釬焊接頭中金屬間化合物主要是由CrBNiBNiSi化合物組成在母材擴(kuò)散影響區(qū)出現(xiàn)的網(wǎng)狀組織成分主要為CrB化合物。(3)隨著釬縫間隙的減小接頭中心化合物逐漸減少同時(shí)釬料中元素沿母材晶界擴(kuò)散距離逐漸增加三種釬縫間隙的接頭顯微硬度分布均顯現(xiàn)先升高后降低的趨勢。當(dāng)釬

8、縫間隙為30μm時(shí)接頭組織基本為綜合性能良好的固溶體組織。鋁鋰合金釬焊前母材中的強(qiáng)化相以質(zhì)點(diǎn)的形式存在釬焊后母材中的強(qiáng)化相以板條狀的形式存在強(qiáng)化相長大導(dǎo)致釬焊后母材的強(qiáng)度比釬焊前有所下降所以鋁鋰合金釬焊時(shí)要嚴(yán)格控制釬焊工件高溫停留時(shí)間。(2)在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下釬焊接頭未見有氣孔、夾渣、裂紋等焊接缺陷釬焊接頭強(qiáng)度較高而無氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下釬焊接頭有大量的缺陷存在這些缺陷的存在嚴(yán)重影響了釬焊接頭的強(qiáng)度所以氮?dú)獗Ｗo(hù)是提高釬焊接頭強(qiáng)度的重要手段之一

9、。(3)冶金結(jié)合界面及擴(kuò)散區(qū)的存在有效地提高了鋁鋰合金釬焊接頭的強(qiáng)度。采用不同釬料、不同中間層材料和不同中間層的厚度等方法可以實(shí)現(xiàn)陶瓷和金屬釬焊并達(dá)到有效提高接頭強(qiáng)度的效果混合稀土的加入改變了釬料的組織形態(tài)，釬料熔化溫度降低，熔化溫度區(qū)間減小，潤濕面積增大，接頭的抗拉強(qiáng)度增大。Zn85Al釬料中分別添加2%Ag、2%Cu和0.5%Ni均能提高CuAl接頭的抗拉強(qiáng)度。3.2CuAl釬焊接頭的兩側(cè)過渡區(qū)中均有一個(gè)顯微硬度峰值，接頭組織中均有

10、脆性化合物的產(chǎn)生。3.3與Zn85Al釬料相比，加入2%Ag或加入2%Cu0.5%Ni能顯著改善CuAl釬焊接頭的顯微組織，減少脆性化合物的產(chǎn)生，大大提高CuAl接頭的抗拉強(qiáng)度。)Ag顆粒增強(qiáng)復(fù)合釬料及基體釬料釬焊接頭蠕變變形呈現(xiàn)呈不均勻性其蠕變主裂紋往往出現(xiàn)在距上下Cu基板表面01~03位置2)Ag顆粒增強(qiáng)復(fù)合釬料及基體釬料釬焊接頭蠕變斷裂均沿Cu基板表面η相上方微小區(qū)域開裂能譜分析表明該區(qū)域力學(xué)性能較差的富Pb相區(qū)(Pb含量約70%

11、)是蠕變斷裂裂紋產(chǎn)生根源3)在服役環(huán)境相同條件下與相應(yīng)基體釬料63Sn37Pb相比Ag顆粒增強(qiáng)復(fù)合釬料蠕變壽命較長其原因主要有兩方面:一方面在釬焊過程中Ag顆粒增強(qiáng)復(fù)合釬料中增強(qiáng)體Ag與基體釬料中的Sn發(fā)生冶金反應(yīng)生成Cu6Sn5金屬間化合物使之與基體緊密結(jié)合從而使復(fù)合釬料蠕變性能得到改善另一方面增強(qiáng)顆粒Ag在釬焊金屬中可分布晶粒內(nèi)或晶界上對位錯(cuò)具有阻礙租用同時(shí)嵌入富Pb相的Ag顆粒對蠕變變形也具有擬制作用因此在相同服役條件下復(fù)合釬料蠕