铝镁合金共晶反应钎焊研究

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1、摘要摘要铝镁合金由于具有众多优异特性，广泛应用于交通运输等多个领域。传统钎焊由于其固有的局限性，难以实现铝合金的高致密连接。而共晶反应钎焊兼具钎焊和扩散焊的优点，被认为是目前解决钎焊问题的较理想的方法。本文分别以Al-Si合金和Cu箔-Mg粉-Cu箔复合材料为反应材料，进行6063铝合金的共晶反应钎焊试验，并采用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪等对相关的微观过程、机理、影响因素进行了一定的分析和探讨。通过6063/Al-Si合金的铺展试验，研究了保温时间、钎焊温度和反应材料对润湿角和铺展面积的影响，并采用相关公式进行解释。在此基础上，采用Si含量为9%、12.6%、14%的Al-Si常规合金和急冷

2、合金进行6063铝合金共晶反应钎焊的对比试验，接头微观组织分析结果表明：接头均由Al基体、α(A1)固溶体、Al-Si共晶组织组成，但其中共晶Si相和初生Si相的分布不同，共晶液相的反应趋势也不同。同时，工艺参数对共晶反应钎焊中液相层的宽度和接头强度都有不同机制的影响，而且在相同的钎焊条件下，采用急冷合金钎焊的接头强度高于常规合金。为了探索复合型反应材料，在Cu箔中间添加Mg粉作为中间层进行6063铝合金的共晶反应钎焊，并与6063铝合金/Cu共晶反应钎焊的接头组织相比较，结果表明：两者的钎缝组织有明显的区别，且6063/Cu-Mg-Cu的组织分布更均匀，枝晶排列得更紧密，晶体在纵向上的生长也

3、更深入。通过对6063铝合金/Cu箔-Mg粉-Cu箔共晶反应钎焊过程的解释阐述了反应过程中铝合金表面氧化膜的破碎机理，并指出Mg粉的加入在一定程度上延缓了晶间渗透的产生，有效地防止了Al/Cu间的电化学腐蚀，对接头性能的改善将会起到积极的作用。关键词：共晶，6063铝合金，Al-Si合金，钎缝I大摘要铝镁合金共晶反应钎焊研究大摘要铝及铝合金由于具有众多优异特性，广泛应用于石油化工、交通运输等多个领域。其中，铝镁合金在工程应用方面具有显著的特性。传统钎焊由于其固有的局限性，难以实现铝合金的高致密连接。而共晶反应钎焊依靠金属原子间的相互扩散在界面处形成共晶液相实现连接，它兼具钎焊和扩散焊的优点，被

4、认为是目前解决钎焊问题的较理想的方法。近年来，共晶反应钎焊技术在很多领域都有了一定的进展和突破。本文分别以Al-Si常规合金、急冷合金和Cu箔-Mg粉-Cu箔复合层为反应材料，进行6063铝合金的共晶反应钎焊试验，并采用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪等对相关的微观过程、机理、影响因素以及强度变化进行了分析和探讨，为铝合金的共晶反应钎焊工艺提供了一定的依据。通过6063/Al-Si合金的铺展试验，研究了保温时间、钎焊温度和反应材料对润湿角和铺展面积的影响，并采用相关公式进行解释。在此基础上，采用Si含量为9%、12.6%、14%的Al-Si常规合金和急冷合金进行6063铝合金共晶反应钎焊的对比试验

5、，接头微观组织分析结果表明：接头均由Al基体、α(A1)固溶体、Al-Si共晶组织组成。6063/Al-Si常规合金钎缝反应前沿区主要为共晶Si相，中部区和近反应区有少量的初生Si相；6063/Al-Si急冷合金钎缝整体形貌不太规则，组织中针状的共晶Si相较多而且均匀，块状的初生Si相较少。6063/Al-Si常规合金钎焊过程中共晶液相倾向于在一侧的母材中产生、扩散，6063/Al-Si急冷合金钎焊过程中并没有出现这种情形。Al-Si合金中Si的浓度梯度为Si向液相前沿的扩散提供了条件和动力。同时，在不同的工艺参数下，研究了共晶反应钎焊中液相层的宽度和接头强度的变化，结果表明：保温初期共晶液相

6、的产生表现出一定的滞后现象，10min时液相层扩展而突然变宽，15min时液相层由于接头成分均匀化而收缩；钎焊温度由590℃升高到610℃时，液相层宽度逐渐变小，并推测当温度升高到一定程度时，钎缝甚至会消失。随着保温时间的延长、钎焊温度的升高或者Si含量的增加，急冷合金与常规合金的接头强度都是先增加后减小，而且在相同的钎焊条件下，采用急冷合金钎焊的接头强度高于常规合金。为了探索复合型反应材料，在Cu箔中间添加Mg粉作为中间层进行6063铝合金的共晶反应钎焊，并与6063铝合金/Cu共晶反应钎焊的接头组织相比较，结果表明：两者钎缝组织有明显的区别，6063/Cu-Mg-Cu的钎缝主要由α(Al)

7、固溶体，Al、Cu、Mg共晶反应形成的二元及三元化合物的混合物以及Al2MgO4等组成；6063/Cu的钎缝主要由α(Al)固溶体和Al-Cu共晶体组成。两者接头共晶组织均为树枝状，其中6063/Cu-Mg-Cu组织1大摘要分布更均匀，枝晶排列得更紧密，晶体在纵向上的生长也更深入。同时，比较不同工艺参数下钎缝的组织形态，来选定反应的最佳参数。通过对6063铝合金/Cu箔-Mg粉-Cu箔共晶反应钎焊