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1、低真空条件下铝基复合材料扩散焊接工艺第26卷第5期焊接v.I.26No.52005年5月TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTIONMay2005低真空条件下铝基复合材料扩散焊接工艺高振坤(I.大连理工大学材料工程系.辽宁大连金属精密热加[国家级重点实验室,刘黎明16024;2.哈尔滨工业大学摘要:以AI…0/6061^l铝基复台材科为对象.研究接和6061AI铝箔作为中问层的扩散焊接工艺.分析了工艺所得接头微观组织及强度的关系..同时分析了{日响试验结果表明.两种焊接工艺所得接头强度
2、随温为界分为三个阶段.并且随保温时间的延长有所提高属的作用促使氧化膜破碎,有利于接头强度的提高:关键词:铝基复台材料;直接扩散焊接;中间层扩散焊中图分类号:rG4539文献标识码:A文章编号0序言铝基复合材料由于具有高比强度,高比刚度耐磨性和耐热-性等优异的综合性能而在航空航:汽车工业,机械产业及体育用品等领域具有巨大应用潜力,是当今材料学利?正在探索与开发的高术领域.目前,国内外已经采用铝基复台材料加成曲轴,气缸,自行车架,望远镜架以及飞机的起架等产品但是由于这种材料特殊的组织结构,其采用普通的焊接方法很难获得良好的接
3、头性l焊接难度极大.从公开发表的技术资料来看,迄为止国内外关于这种材料的焊接性与焊接工艺究进展非常缓慢.严重制约了这种材料在生产宴中的应用.作者以AI:O/6061AI铝基复合材料为对象,在低真空条件下,通过一系列试验研究了通过直接扩散焊与基体铝合金作为中间层的扩散焊两种工艺焊接铝基复台材料的特点和机理,分析了不同焊接工艺对接头性能及微观组织的影响,探索实现铝基复合材料优质连接的有效工艺1试验材料及方法1.1试验材料采用挤压铸造法制备u0/6061~铝基复合材料.增强相AIO,的体积比为30%.该复合材收j骞日期:200
4、4～06(Y2囤1AIO3D/6061AI铝基复合材料显微组织Fig1MicrostructureofaluminummatrixcompositeAI2O3p/6061AI表16061AI的化学成分f质量分数,%】Table1Chemicalcompositionsof6061AIalloy(:uMgMnFeSlZnTIN】^10340750.22036】.26(0I5<005(005余壁1.2试验方法1.2l接头处理方法将材料加工成10mrn×20mmx50Ⅱln1的尺寸进行对接平焊,并对接头表面进行处理,处理
5、过程为,先用丙酮清洗表面油污,再分别用20%NaOH溶液和20%硝酸溶液浸泡3mitt.最后用清水冲洗并74焊接第26卷吹干1.22焊接过程扩散焊接过程是在1Pa左右的真空室中进行,通过热电偶和可控硅来测量并控制温度.焊接过程中试件通过自制夹具施加压力,如图2所示.:制作夹具的材料为高温台金钢,并且在700℃进行调质.主轴用来调节夹持试件空间范围的大小,当试件固定后,通过旋转螺母加压,.焊接过程中工件和央具随炉升温.在室温下.夹具对接头的初始压力为2c)MPa左右在升温过程中,由于夹具受到热膨胀,使其对工件的压力逐渐降低
6、,这恰好弥朴了铝基复合材料在液,固温度区间强度非常低,并在稍大的压力下极易发生破碎的缺点.到保温阶段.热胀冷缩现象停止,使接头压力保持在一定数值.保温结束后.工件和夹具在真空状态下自然冷却,夹具收缩使得此过程中接头压力有所升高,主轴螺秆工件螺母圉2试验夹具结构示意图Fig2Sketchofclampstructureinexperiment1.2.3试验温度的选取铝基复合材料加热到液,固丽相温度区间时仍具有一定刚度.并且存在一个临界温度区间.该区间内焊接结合面上基体,增强相微观连接行为发生了变化+使得接头强度有很大改善'
7、.因此.作者也对高于和低于临界温度的情况进行了比较.所以试验中以10oc为间隔分别在600上下选取了一系列温度点怍为试验参数.大量试验表明,当温度超过临界温度时,在焊缝和试件表面会有少量液态金属挤出,如图3所示,为640℃条件下焊后试件的一固3640℃条件下焊后试件照片Fig.3Pureofspecimenweldedat640oc图片从图中可以看出在焊缝处出现较多的液滴,而在试件的裘面也有少量小液滴出现.1.24拉伸试验及微观纽织观察焊后利用css--2205型电子万能实验机(抗拉强度取3个试样的平均值)测试焊接接头的
8、力学性能(图4a,b为焊后试样和拉伸试样).采用扫描电子显微镜JSM一5600LV分析接头微观组织及断E1形貌.E目a)焊后试样(b)拉伸试样图4焊后试样和拉伸试样Fig4Weldedspecimenandtensilespecimen2试验结果及讨论2.1温度对接头性能的影响分别采用直接扩散焊和铝箔作为中间层扩散焊
