SiC颗粒增强铝基复合材料的熔化焊与扩散焊.pdf

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1、现代焊接ModernWeldingSiC颗粒增强铝基复合材料的熔化焊与扩散焊FusionweldinganddiffusionweldingofcompositematerialsofreinforcedaluminumbaseofSiCgranules安徽机电职业技术学院机械工程系王立跃合肥工业大学材料科学与工程学院邵光辉徐道荣［摘要］本文综述了近年来关于SiCp/Al基复合材料熔化焊和扩散焊的研究现状，详细介绍了熔化焊和扩散焊中存在的问题和工艺。［关键词］铝基复合材料；颗粒增强；熔化焊；扩散焊颗粒增强铝基

2、复合材料是目前公很大，故采用常规熔化焊接很难得到铝及其合金本身的熔焊性不良，这些认的最有竞争力的金属基复合材料品优质的焊接接头，这也是焊接性问题都使得SiCp/AlMMCs的熔焊性很差，种之一，已成为当今世界金属基复合的主要体现，但熔化焊高效、操作简采用熔化焊连接SiCp/AlMMCs时就存材料研究领域中的一个最为重要的热单方便，成本也相对较低，因而仍然在着很大的问题，具体分析如下：点，其中SiC颗粒增强铝基复合材料发是研究的一个重点。固相焊和钎焊避1.1.1增强相与基体金属之间的反应[1]免了母材的熔化，还

3、可将连接温度控SiC与液态Al之间容易发生如下化展最快。碳化硅颗粒（SiCp）增强铝基复合材料（AlMMCs）具有比强度高、制在基体与增强相不发生反应的范围学反应：比刚性好、抗磨损能力强、尺寸稳定内，因此明显优于熔化焊。但钎焊的3SiC(固)+4Al(液)→Al4C3(固)+3Si(固)性好等优越性能，因而在航空航天、接头抗剪强度通常比较低，受钎料的AlC43为细片状脆性组织，它的存船舶、汽车、电子及空间技术等领域限制大。固相焊中的扩散焊特别是其在会降低焊缝的塑、韧性，而且AlC43具有广泛的工程应用前景。目

4、前，包中加中间层的过渡液相扩散焊则是比在潮湿的环境下，还能与水发生反应括我国在内的许多国家都投入了大量较适合于焊接颗粒增强金属基复合材生成气体CH，使得接头很容易受到腐4精力对这种材料进行开发应用研究，料的方法，近年来关于这方面的研究蚀。此外，上述反应也大量消耗了增美欧等发达国家已经实现了该种材料也比较多。本文将对熔化焊与扩散焊强相SiCp。因此，此反应对焊接质量的工业应用。但是这种材料的焊接性的研究现状进行详述。的影响特别大。不过该反应只能在液不良，焊接工艺一直是限制其工程应态的Al中才能进行，为抑制该反应

5、的用、阻碍其发展的主要因素。目前，1熔化焊进行，从工艺方面考虑要降低熔池过[2~17]SiCp/AlMMCs的连接主要包括熔化焊、1.1熔化焊中存在的问题热，适当加快冷却速度以缩短SiC与液固相焊、钎焊三大类。由于铝合金基作为复合材料基体的铝及其合金态Al的接触时间，采用大坡口以减少体与增强相SiCp的物理化学性能相差与增强相SiCp的物理化学性能相差很SiC进入熔池，即减小熔合比。此外,作者简介：王立跃，男，安徽宿州人，安徽机电职业技术学大，焊接时的熔化过程和熔池中的物还可采用富Si的填充材料以促使反应院机

6、械工程系教师，现就读于合肥工业大学工学硕士班，研究方向：先进材料的焊接。理化学过程发生了很大的变化，同时向左进行，从而减少反应量。J-10现代焊接2009年第7期总第79期ModernWelding现代焊接1.1.2熔池粘度高、流动性差焊接工艺规范的制订带来了很大的障因增强相SiCp的熔点高达约2700℃,碍，主要有以下方面：而Al的熔点只有660℃，因此在基体金1.1.6.1Al及其合金的表面极易生成属Al及其合金的液态熔池中SiCp仍处一层致密的氧化膜（AlO），其熔点23于固态，这就严重影响到了熔池中的

7、2050℃，远高于纯铝的熔点660℃，焊传热和传质过程，使熔池出现粘度高、接时AlO在熔池中不会熔化，以固体23流动性差，易产生气孔、孔穴、未熔的形式存在，会阻碍金属的结合，且合和未焊透等缺陷。为改善这种境况,由于其密度较大，很容易形成夹杂。可以采用流动性好的填充金属，如高此外，氧化膜会吸附水分，从而造成Si焊丝以及加大坡口尺寸以减少进入焊缝气孔的生成。熔池的SiCp数量。1.1.6.2液态铝可以大量溶解氢，而1.1.3增强相SiCp的偏析铝的高导热性又使液态金属迅速凝固,在液态金属凝固的过程中，未熔因此液态

8、时吸收的氢气来不及析出，增强相SiCp不能起到结晶核心的作用,极易在焊缝中形成气孔。而被固-液界面排斥到焊缝中心，从而1.1.6.3Al及其合金的线膨胀系数和导致中心处SiCp的富集区，同时在焊结晶收缩率很大，导热性很好，因而可以实现复合材料2080/20SiCp的连接,缝边缘处会出现一个贫化区。由于SiCp焊接应力很大，对于厚度大或刚性较如图1。聚集和贫化，造成焊缝各处的组织性大的结构，焊接接头容