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Al基复合钎料的制备与性能研究

作　者: 李培
导　师: 路文江；俞伟元
学　校: 兰州理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 电镀 复合钎料 Al-Si钎料 钎焊
分类号: TG425
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


6063铝合金因其优良的性能而越来越广泛的应用于各行业中,尤其在航空航天事业应用较为广泛。因Al-Si钎料具有良好的焊接性能而广泛应用于6063铝合金的钎焊,但6063铝合金的固相线温度较低,钎焊时常常发生过烧,使产品报废,本研究旨在研制一种低熔点Al-Si钎料来解决6063铝合金焊接的问题。本文通过在轧制的Al-12Si合金薄带表面分别镀覆Cu层和Ni层的方法,制备出形如Ni/Cu/Al-Si/Cu/Ni的Al基复合钎料。用示差扫描量热分析仪(DSC)、扫描电镜、电子探针等为主的研究手段,研究了钎焊接头的形成过程以及钎焊接头性能。获得以下结果：制备出的新型复合钎料的物理性能包括熔点,润湿性等满足6063铝合金的钎焊要求,钎焊接头强度与其它较高熔点的Al/Si钎焊接头相当,可以取代Al/Si钎料。新型钎料钎焊接头的形成分为五个阶段,即钎料的固相扩散阶段；Al/Si/Cu界面反应生成液相阶段；Cu层溶解,Ni层破碎并排出阶段；液相层的扩展及均匀化过程；液态反应层凝固及交互结晶阶段。Ni元素起到了增加钎料与母材界面润湿性,抑制Cu元素向母材纵深扩散的作用。在钎料熔化的初始阶段,Ni层起到了阻碍钎料与铝母材发生接触共晶反应的作用,从而能避免了钎料向铝母材的纵向扩散,有利于钎料润湿铺展性的提高,在钎料熔化的后期Ni层被打破,小部分Ni溶入液相,大部分Ni随多余的液相排出钎缝。由于Ni层的阻挡,减小了Cu对母材的溶蚀。溶入液相中的Ni元素一方面进一步提高钎料的润湿铺展性,另一方面起到了改善钎缝力学性能的作用。另外,由于Cu在空气中容易氧化,在Cu层表面镀覆一层Ni层可以防止钎料被氧化。钎焊形成的钎缝为交互结晶形态,钎缝中白色的区域主要成分为A12Cu组织,它与分布在其周围的Si元素和α-Al基体构成整个焊缝,从而形成α-Al-Al2Cu-Si三元共晶的焊缝组织,Ni元素主要弥散分布在钎缝的白色Al2Cu组织中,有利于钎焊接头强度的提高。

全文目录


摘要  7-8
Abstract  8-10
第1章 绪论  10-23
  1.1 课题的研究背景及意义  10-11
  1.2 铝合金钎焊技术概述  11-17
    1.2.1 铝合金钎焊技术方法  11-14
    1.2.2 铝合金钎料制备技术  14-17
  1.3 低熔点铝基钎料的发展  17-22
    1.3.1 铝基钎料合金系的选择  17-21
    1.3.2 低熔点铝基钎料的研究现状  21-22
  1.4 本文的主要研究内容  22-23
第2章 新型铝基复合钎料的制备  23-39
  2.1 电镀技术及原理  23-26
    2.1.1 电镀原理  23-24
    2.1.2 电沉积过程及影响因素  24
    2.1.3 影响镀层质量的因素  24-26
  2.2 新型铝基钎料的制备技术  26-28
    2.2.1 镀覆设备  27-28
    2.2.2 电极材料的选取  28
  2.3 Al-Si钎料表面镀铜  28-33
    2.3.1 镀覆溶液配方  28-29
    2.3.2 镀覆工艺  29-31
    2.3.3 影响镀Cu质量的因素  31-33
  2.4 Cu/Al-Si/Cu钎料表面镀镍  33-38
    2.4.1 镀覆液配方  33-34
    2.4.2 镀覆工艺  34-35
    2.4.3 影响镀Cu质量的因素  35-38
  2.5 本章小结  38-39
第3章 复合钎料性能研究  39-53
  3.1 新型复合钎料的钎焊  39-41
    3.1.1 钎焊设备  39
    3.1.2 钎焊工艺  39-41
  3.2 钎料的熔化特性  41-43
  3.3 钎料润湿铺展性  43-48
    3.3.1 润湿铺展性试验工艺流程  44-45
    3.3.2 润湿铺展性的评判  45-48
  3.4 钎焊接头的力学性能  48-52
  3.5 本章小结  52-53
第4章 铝基复合钎料钎焊接头的微观组织与钎缝成形机理  53-65
  4.1 复合钎料钎焊接头微观组织  53-61
    4.1.1 模拟钎焊接头形成试验过程  53-57
    4.1.2 复合钎料钎焊接头显微组织  57-60
    4.1.3 钎焊接头元素扩散行为分析  60-61
  4.2 复合钎料钎缝成形机理  61-64
    4.2.1 接头成形过程理论描述  61-63
    4.2.2 焊缝的成形模型  63-64
  4.4 本章小结  64-65
结论  65-66
参考文献  66-70
致谢  70-71
附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录  71

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 焊接、金属切割及金属粘接 > 焊接材料 > 钎焊材料
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