低熔点高强度铝合金钎料制备与性能研究

发布时间：2017-05-25 09:08

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【摘要】：钎焊是铝合金连接最常用的方法之一。目前,铝合金钎焊用钎料主要为Al-Si系,该类钎料熔点较高,钎焊时易造成母材熔蚀、变形,不利于精密连接。本文系统研究Si、Cu、Ge、Sn等对铝合金钎料熔化温度、钎焊工艺性、耐蚀性等的影响,分析比较电弧熔炼和快速凝固制备的钎料性能的差异,开发出熔点低于500℃的高强度铝合金钎料。采用DSC测试钎料熔化温度,SEM观察钎料和钎焊接头的微观组织,电化学方法研究钎料耐蚀性,按GB/T11364-2008测试钎料的钎焊工艺性,按GB/T11363-2008测试钎焊接头强度。主要研究结果如下： 随着Ge含量升高,Al-9.6Si-20Cu-xGe (0≤x≤20wt.%)系钎料合金的固相线温度大幅降低,这是由于合金中低熔点相的体积分数增加；而合金液相线温度在Ge含量为10%时降到最低值502.2℃,继续增加Ge,液相线温度反而上升。当Si含量由9.6%降到6.5%时,Al-ySi-20Cu-15Ge (6.5≤y≤9.6%)系钎料合金固液相线温度均下降,其中Si含量为6.5%的合金固液相线温度分别为451.1℃和492.1℃。在Al-9.6Si-20Cu-10Ge合金中添加Sn、Zn,合金固相线温度均降低,原因是Sn、Zn熔点低,降低合金中低熔点相的熔化温度；合金液相线温度在添加4%Sn时降为498.6℃,继续增加Sn,液相线温度升高,Zn添加量为6%的合金液相线温度降低到493.5℃。采用快速凝固技术可进一步降低电弧熔炼钎料的固液相线温度,是因为快冷钎料晶粒尺寸小,熔化所需能量低。 Al-9.6Si-20Cu-nGe系钎料合金在0.5M NaCl中性溶液中的阳极过程呈现活化溶解特征。随着Ge含量升高,钎料合金的腐蚀电位下降；Ge含量为5%的钎料合金腐蚀电流密度最低,之后随着Ge含量增加腐蚀电流密度升高。钎料合金的交流阻抗谱表明合金表面反应是由电化学反应和扩散反应联合控制的。合金发生腐蚀的位置主要位于第二相周围的Al基体,腐蚀类型为点蚀。 采用Al-9.6Si-20Cu-10Ge-4Sn钎料钎焊LF21铝合金,研究发现接头界面产物主要有a(Al), Si-Ge固溶体和9-Al2Cu相,其中Si-Ge固溶体主要以针状的共晶形态存在。保温时间为15min时,随着钎焊温度升高,钎焊强度增大,550℃时为69.14MPa；固定钎焊温度在540℃,延长保温时间,钎焊强度升高,30min时达到最大值72.82MPa,继续延长保温时间钎焊强度提高不明显。钎焊接头断裂形式均呈现韧性-脆性混合断裂特征,断裂位于钎料区,这是由于钎料区中含有较多脆性相(Al2Cu、Si-Ge固溶体)。提高钎焊温度或延长保温时间均是通过控制界面原子扩散,使钎料区中韧性较好的α(Al)增多,提高钎焊强度。
【关键词】：铝合金 钎料 低熔点 快速凝固 腐蚀行为
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG425;TG457.14
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 引言11-12
• 1.2 低熔点高强度铝合金钎料研究现状12-18
• 1.2.1 三元铝基钎料合金研究13-14
• 1.2.2 其他多元铝基钎料合金研究14-17
• 1.2.3 铝合金钎料制备技术研究现状17-18
• 1.3 选题意义及研究内容18-21
• 第二章 实验方法21-27
• 2.1 技术路线21
• 2.2 样品制备21-23
• 2.2.1 母合金熔炼21-22
• 2.2.2 快冷钎料制备22-23
• 2.3 钎料合金微观分析及性能测试23-27
• 2.3.1 物相分析23
• 2.3.2 表面形貌观察23
• 2.3.3 熔化温度测试23
• 2.3.4 钎焊工艺性及钎焊强度测试23-24
• 2.3.5 电化学性能分析24-27
• 第三章 低熔点高强度铝合金钎料制备及熔化温度研究27-45
• 3.1 实验方法27
• 3.2 结果与分析27-42
• 3.2.1 Cu对Al-9.6Si-Cu系钎料熔化温度影响27-30
• 3.2.2 Al-Si-Cu-Ge系钎料熔化温度研究30-36
• 3.2.3 Sn、Zn对Al-Si-Cu-Ge-(Sn、Zn)系钎料熔化温度的影响36-39
• 3.2.4 Ni对Al-Si-Cu-Ni-Ge-Sn系钎料熔化温度的影响39-40
• 3.2.5 快速凝固技术对钎料熔点影响40-42
• 3.3 小结42-45
• 第四章 Al-Si-Cu-(Ge)系钎料在NaCl溶液中腐蚀行为研究45-55
• 4.1 实验方法45
• 4.2 结果与分析45-53
• 4.2.1 开路电位与时间关系曲线简析46-47
• 4.2.2 动电位极化曲线测试47-49
• 4.2.3 交流阻抗分析49-52
• 4.2.4 腐蚀形貌分析52-53
• 4.3 小结53-55
• 第五章 铝合金钎料钎焊工艺性及钎焊强度研究55-71
• 5.1 实验方法55
• 5.2 结果与分析55-69
• 5.2.1 钎料钎焊工艺性研究55-58
• 5.2.2 钎焊工艺参数对钎焊接头界面组织及抗剪强度的影响58-64
• 5.2.3 接头断裂特性分析64-69
• 5.3 小结69-71
• 第六章 总结与展望71-73
• 参考文献73-79
• 致谢79-81
• 个人简历81-83
• 攻读学位期间发表的学术论文与取得的其它研究成果83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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6 俞伟元;路文江;刘

本文编号：393257