铜铝异质金属炉中钎焊试验研究

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1、ExperimentalStudyAboutDissimilarMetalsBetweenCopperandAluminuminFurnaceBrazing合肥工业大学材料科学与工程学院闫飞侯玲徐道荣陈明浩吴圣川[摘要]选用不同厚度的BAlSiMg钎料进行Cu/LF21炉中钎焊试验。结果表明，钎料层过薄，共晶反应中产生的液相较少，不能填满整个钎缝，反之，钎缝中生成较多的脆性相CuAl2和AlCu，导致焊缝在冷却过程中出现微裂纹，二者都会导致钎缝强度和接头强度降低。因此，要得到理想的接头，必须保证钎缝中的脆性相呈不连续分布或弥散状态存在。关键词：C

2、u/LF21炉中钎焊脆性相[ABSTRACT]ThefurnacebrazingofCu/LF21byusingdifferentsolderthicknessofBAlSiMgisstudied.TheresultsshowthatthesolderlayerissothinthattheliquidphaseproducedbyeutecticreactioncannotfilltheentireweldcompletelywhilethemorebrittlephaseCuAl2andAlCuproducedinthebrazingseam

3、zonecanleadtocomingalongthemicro-cracksinthecoolingprocessoftheweldsothatbothofthemcanleadtoreducingjointstrengthofsolderjoints.Therefore,toobtaintheidealjoint,thebrittlephasesinweldmustbeanon-continuousdistributionorthedispersionstateofexistence.铜铝焊接时的主要问题是由于铜铝金属之间的化学势存在的很大差

4、异导致的接头腐蚀。此外，焊缝中还会有脆性化合物的生成，导致焊接接头强度的降低。铝铜钎焊主要存在2个问题：一是需使用腐蚀性强的钎剂去除铝表面的氧化膜，但钎剂残渣吸潮后形成电解液，构成强烈的腐蚀剂腐蚀接头;二是铝铜原子扩散较快,容易在接头区形成易熔的脆性共晶相,导致接头强度降低[4-5]。本课题以钎料的中间层厚度为变化参数，探讨BAl88SiMg钎料层厚度对钎缝组织形貌以及性能的影响。1试验材料及工艺条件试验母材铝选用防锈铝LF21，铜采用工业纯铜，将其加工成标准的钎焊试样，钎料选用铝硅镁（BAl88SiMg）,制成厚度为0.08mm、0.05mm、

5、0.02mm的片状。母材的力学性能见表1。钎料的化学成分及参数见表2。焊前对所有材料进行物理化学处理以除去其表面的氧化皮和污染物。试样选用搭接形式，搭接长度为10mm左右，装配好后用夹具夹紧，防止试样在高温下发生错动。钎焊试样在真空炉加热，钎焊温度为560℃，保温时间为10min,试样随炉冷却到300℃以下取出。Keywords:Cu/LF21crackFurnacebrazingMicro-由于铝合金具有密度低、强度高、耐腐蚀、热导和电导率高以及加工性能好等优良品质而发展迅速，已广泛应用于国民经济各领域及国防建设中，用量仅次于钢铁材料，成为第二

6、大金属材料。铜及其合金具有优良的导电、导热性能以及耐腐蚀和良好22.1试样结果分析与讨论接头的金相分析图1中的(a)和(b)分别为钎料层取0.08mm和表1母材的力学性能的加工成形性，因此也获得了广泛的应用[1-2]。铝的密度是铜的1/3，因此将铜、铝及其合金连接形成复合结构，不但能减轻构件的重量、节约材料，而且能发挥各自的性能优势[3]。铝铜异种有色金属接头广泛应用于电力、化工、制冷和航空航天工业中,具有广泛的实际应用价值，而焊接是实现铜、铝及其铝合金连接并满足铝铜接头力学性能和使用性能的可靠方法。铜铝的焊接方法有闪光对焊、摩擦焊、冷压焊、电容

7、储能焊、真空扩散焊、钎焊等。表2钎料的化学成分及参数732010年第11期·航空制造技术钎焊温度/℃钎料牌号化学成分/%固相线/℃液相线/℃SiMgAlBAl88SiMg9.0～10.51.0～2.0余量559591588～604焊接性名称牌号熔化温度/℃抗拉强度/MPa屈服强度/MPa延伸率/%耐蚀性工业纯铜C110001083209～34433～9014～60优良良好防锈铝LF21643～65498～14740～7730～36优良好MgAl线模式采集谱图（位置1）线模式采集谱图（位置2）线模式采集谱图（位置3）CCuCuCu246810121

8、4（a）δ=0.08mm（a）电子图像keV（b）位置1OAlAlCuOCuCuCuCCuCu（b）δ=0.05mm2468101214