Al-Si基快凝钎料的研制

论文摘要

目前,大量应用的铝合金有许多焊接问题,而现有的铝合金钎料多存在焊接性差或焊接强度低、脆性大等问题。针对这一问题,本文实验开发了一种用于铝合金的Al-Si基快凝钎料。通过向Al-Si合金中加入Cu、Zn、RE等合金元素,并采用超音速气体雾化技术制备快凝钎料粉末,目的是改善钎料的焊接性和焊接强度。主要研究工作如下:设计了系列Al-Si基钎料化学成分,采用超音速气体雾化技术制备了快凝粉末,系统地研究了快凝粉末雾化工艺,分析了快凝钎料的组织特征,试验研究了钎料的焊接性能,最后,优化了一种成分较优的钎料成分。研究结果表明,用超音速气体雾化工艺制备的Al-Si-Cu-Zn（RE）系列快凝钎料粉术,其颗粒形状多为球形或类球星,粒度均匀,平均直径为0.12mm;快凝钎料具有十分细小的组织结构,与铸态相比较,第二相明显细化,且数量减少;通过加入Zn元素,使快凝钎料的熔点显著降低。Zn加入量越高,熔点降低越大,当Zn含量为20%时,钎料的熔化温度为518.9℃,这对于Al-Si系钎料而言,是一个非常理想的性能指标。Cu元素的加入使钎料的熔点提高,其加入量不能太高。钎料的润湿性与Zn和RE元素的加入有关,提高Zn元素含量,可以显著增加钎料的润湿性,RE元素的加入,通过消除氧化膜,也是钎料的润湿性得到改善。焊缝组织分析表明,钎料的快速凝固组织特点在焊接后仍然保留,钎料中RE元素的加入,明显细化焊缝组织,特别是共晶Si相由不加RE的针片状形态变为粒状,表明RE元素具有变质共晶Si相的作用。焊缝的强度主要受Zn和RE元素的影响,Zn元素加入量越高,强度越大;RE元素的加入也使焊缝的强度得到提高。综合5种钎料的各种性能,得到较为优化的钎料化学成分为:Al-10Si-5Cu-20Zn+0.3RE。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 钎焊的研究现状
• 1.1.1 钎料的研究现状
• 1.1.2 钎剂研究现状
• 1.1.3 钎焊的应用
• 1.2 快凝钎料的研究现状
• 1.2.1 快凝技术的发展现状
• 1.2.2 快凝钎料的研究现状
• 1.2.3 雾化技术的发展现状
• 1.3 本文研究目的、意义及内容
• 1.3.1 研究目的、意义
• 1.3.2 主要研究内容
• 第二章 钎料的成分设计
• 2.1 合金元素的作用分析
• 2.2 钎料成分的设计
• 第三章 实验材料及方法
• 3.1 实验材料
• 3.1.1 合金原材料
• 3.1.2 熔配工艺
• 3.2 雾化方法
• 3.3 粉末形貌及组织分析
• 3.4 差热分析
• 3.5 钎焊方法
• 3.6 润湿性
• 3.7 焊接接头强度（拉伸实验）
• 第四章 实验结果及分析
• 4.1 钎料粉末形貌特征及微观组织
• 4.1.1 粉末的粒度分布及形貌
• 4.1.2 粉末的微观组织
• 4.2 钎料差热分析
• 4.3 钎料的润湿性
• 4.4 钎料的焊接性能
• 4.5 钎料成分的确定
• 4.6 焊缝微观组织
• 4.7 展望
• 第五章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢