高体积分数SiCp/Al复合材料原位反应钎焊工艺及机理研究

发布时间：2023-02-10 17:45

　　轻质、高效能、低成本的高体积分数SiCp/Al复合材料广泛用于航空、航天、电子对抗等电子封装及热控元件,在军事装备、经济建设与社会发展方面受到重点关注。70%SiCp/Al复合材料由于增强颗粒比例高且与基体物理化学性质差异较大,焊接接头的质量较难达到生产要求。本文提出了一种原位反应钎焊的工艺,制备了适用于该材料的含Ti钎料,试验研究了不同Ti含量钎料与不同工艺参数对焊接性能的影响,获得了可靠的焊接接头,探索了复合材料原位反应钎焊冶金结合机理与Ti元素的作用机理。提出了原位反应钎焊的焊接工艺方法,在待焊复合材料之间添加粉末、加压、真空条件下进行焊接,在压力作用下,原子扩散、原位液相生成、原位反应、液态钎缝凝固成型、钎缝与母材形成冶金结合界面,其实质是通过原位反应改善钎料润湿性,原位生成新的增强相,改善界面类型,提高界面结合力,改善接头性能。制备了四种不同Ti含量的Al-Si-Ti钎料,不同温度、不同压力的焊接条件下进行试验。其中,采用Ti含量为10%的钎料,其固液两相共存温度区间为549.0～604.8℃,润湿角为40°,采用该钎料在640℃、6MPa、1.5h焊接条件下进行原位反应钎焊...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 SiCp/Al复合材料焊接存在的问题
    1.3 SiCp/Al复合材料焊接工艺研究现状
        1.3.1 熔化焊
        1.3.2 钎焊
        1.3.3 固相焊
    1.4 SiCp/Al复合材料原位焊接研究现状
        1.4.1 添加Ti元素进行原位焊接
        1.4.2 添加Ni元素进行原位焊接
        1.4.3 添加Zn元素进行原位焊接
    1.5 论文研究内容与总体方案
        1.5.1 研究内容
        1.5.2 总体研究方案
2 原位反应钎焊方法与材料
    2.1 原位反应钎焊方法与工艺
        2.1.1 原理与方法
        2.1.2 原位反应钎焊设备与工艺
    2.2 试验材料
        2.2.1 母材
        2.2.2 钎料
    2.3 研究方法与设备
        2.3.1 钎料性能测试
        2.3.2 微观组织分析
        2.3.4 力学性能测试
    2.4 本章小结
3 原位反应钎焊钎料设计与钎焊工艺研究
    3.1 Al-Si-Ti钎设计与性能研究
        3.1.1 Al-Si-Ti钎料的成分设计
        3.1.2 Al-Si-Ti钎料的性能研究
    3.2 原位反应钎焊工艺研究
        3.2.1 工艺参数设计
        3.2.2 接头的力学性能
    3.3 接头断口特征分析
        3.3.1 钎料种类对断口特征的影响
        3.3.2 温度对接头断口特征的影响
        3.3.3 压力对接头断口特征的影响
    3.4 本章小结
4 原位反应钎焊接头组织与钎焊机理研究
    4.1 接头组织成分分析
        4.1.1 钎料对接头组织成分的影响
        4.1.2 温度对接头组织成分的影响
        4.1.3 压力对接头组织成分的影响
        4.1.4 接头元素分布分析
    4.2 70%SiCp/Al复合材料原位反应钎焊界面反应机理研究
        4.2.1 界面反应特征与界面类型分析
        4.2.2 界面反应产物热力学分析
        4.2.3 界面反应机理分析
    4.3 70%SiCp/Al复合材料原位反应钎焊Ti元素作用机理研究
        4.3.1 原位反应钎焊Ti元素原位反应机理
        4.3.2 原位反应钎焊Ti元素原位反应形式
        4.3.3 Ti元素的作用对原位反应钎焊的影响
    4.4 本章小结
5 结论
致谢
参考文献
附录



本文编号：3739623