超声溶解及填缝过程研究

论文摘要

本文分析了有无超声波作用下的固态Al表面微观形貌的变化,溶解过程中液态钎料中的微观组织以及元素含量,观察了超声作用下液体填充板材间隙过程。重点研究了超声波作用下液态钎料在铝合金表面铺展并去除表面氧化膜的过程,超声波作用下液态Sn、液态Zn对Al的溶解行为以及超声波诱导液态钎料填充预留间隙的驱动作用与毛细作用的区别。实验结果表明,超声波作用下液态钎料可以在铝合金表面铺展并去除母材表面的氧化膜实现冶金连接,在超声波作用下液态钎料内部会产生空化作用,会破碎母材表面部分氧化膜,使得表面出现能够使液态钎料与母材直接接触的通道,通道的产生使液态钎料能快速溶解母材表层,从而去除母材表层氧化膜。研究了固态Al和液态金属Sn、Zn保持在一定温度时的溶解行为,发现液态Sn、Zn能持续溶解固态Al表面,同时,液相中有树枝晶状的α-Al固溶体不断析出,液相溶解Al板的溶解速率随保温时间的延长而逐渐降低。超声波作用能够促进液态Sn、Zn对Al的溶解,并且超声作用能改变液相中析出的树枝晶状α-Al固溶体形貌,使的α-Al固溶体更圆整化。超声波诱导填缝的填缝速度比完全润湿条件下的毛细填缝速度还要快,而且不同于毛细填缝速度随间隙宽度的增大而变快的规律,超声波诱导填缝速度随间隙的宽度的增大而变小,因此,超声波作用诱导液态钎料填充两母材间预留间隙的驱动作用不同于毛细作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及选题意义
• 1.2 国内外超声波在焊接领域的应用现状
• 1.2.1 超声波的性质和应用
• 1.2.2 超声波在金属焊接领域的应用及研究现状
• 1.3 普通钎焊的基本原理
• 1.3.1 钎料的铺展与润湿
• 1.3.2 钎料的填缝过程
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第2章 试验材料、设备及研究方法
• 2.1 试验材料及其设备
• 2.2 试验方法
• 2.3 性能测试和显微分析
• 第3章 超声波钎焊铺展及铝氧化膜去除分析
• 3.1 纯Zn、纯Sn 在纯Al 板上的铺展去膜过程
• 3.1.1 纯Zn 在纯Al 板上铺展去膜过程
• 3.1.2 纯Sn 在纯Al 板上铺展去膜过程
• 3.2 空化作用破碎氧化膜的研究
• 3.2.1 加热对Al 表面微观形貌的影响
• 3.2.2 超声振动对Al 表面微观形貌的影响
• 3.2.3 空化作用对铝表面微观形貌的影响
• 3.3 小结
• 第4章 超声波对溶解的促进作用分析
• 4.1 无超声波作用下液态Sn 对Al 的溶解
• 4.2 液态Sn 溶解Al 时超声波对溶解的促进作用研究
• 4.2.1 超声波作用下液态Sn 对Al 的溶解
• 4.2.2 有无超声作用液态Sn 对Al 溶解行为和溶解速率对比
• 4.3 超声波对液态Zn 溶解Al 时溶解的促进作用研究
• 4.3.1 无超声波作用下液态Zn 对Al 的溶解
• 4.3.2 超声波作用下液态Zn 对Al 的溶解
• 4.3.3 有无超声作用液态Zn 对Al 溶解行为和溶解速率对比
• 4.4 小结
• 第5章 超声诱导填缝过程研究
• 5.1 超声波传播方向对填缝的影响
• 5.2 超声波作用促进润湿填缝的分析
• 5.3 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢