超声辅助铝合金钎焊接头微观组织及力学的研究性能的研究

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1、国内图书分类号：TG454学校代码：10213国际图书分类号：621.791密级：公开工程硕士学位论文超声辅助铝合金钎焊接头微观组织及力学性能研究硕士研究生：杨敏导师：刘向力副教授申请学位：工程硕士学科：材料工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2012年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG454U.D.C:621.791DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYONMICROSTRUCTURESANDMECHANICALPROPERTIESOFALUMINUMALLOYJOINTSOBTAI

2、NEDWITHULTRASONIC-ASSISTEDBRAZINGMETHODCandidate：YangMinSupervisor：AssociateProf.LiuXiangliAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2012Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要Al合金

3、因其优良的物理性能，使其在工业生产中具有广泛的应用。钎焊是一种常用的Al合金连接方法，然而传统的钎焊方法通常需要配合钎剂使用，使得钎焊接头中易形成反应气孔和焊后残渣，降低了接头的可靠性和耐腐蚀性。近年来，超声辅助钎焊方法在Al合金钎焊接头的制备中有着广泛的报道。该方法可以在有氧环境和无钎剂情况下实现Al合金的高效连接，因此具有很大的应用前景。然而以往研究主要侧重于超声作用对Al合金钎焊接头的界面润湿行为，而有关声场作用对钎焊接头微观组织结构衍变的研究很少发现。在此研究背景下，本文明晰了不同接头形状焊接时的超声辅助界面润湿机理及接头失效机理；着重研究了声场作用对接头微观组织的影响

4、规律及作用机制；并验证了采用声场作用增强低熔点钎料钎焊Al合金接头强度的可能性。本文的具体研究内容及结果如下：采用超声辅助的钎焊方法和Zn-3Al钎料合金制备了6061-Al合金棒材对接接头。通过优化超声钎焊工艺发现，在超声加载压力为1.6kg，超声作用时间为6s，超声功率为267W，焊接温度为410ºC时可以获得拉伸强度最佳的钎焊接头（约为156MPa），改变以上工艺参数将恶化接头强度。通过对钎焊接头进行SEM观察发现，焊缝宽度具有较大的不均匀性，钎缝组织由粗大的树枝状α-Al先共晶相和Zn-Al共晶基体组成。通过对该种钎焊接头中的界面润湿行为进行分析发现，Al材表面的氧化膜

5、主要通过机械摩擦的方式被清除。采用超声辅助的钎焊方法用Zn-3Al钎料制备了1060-Al板材搭接接头。通过限制焊缝间隙，实现了声场作用对钎缝组织的有效控制。结果表明，焊缝宽度均匀，接头焊合率及强度优良，接头的剪切失效主要发生于母材中。此外，通过对焊缝凝固组织进行间断超声处理，可以获得细小均匀的焊缝组织。接头中的界面润湿行为及微观组织衍变均源自超声振动在液相中形成的空化作用。针对采用Zn-3Al中温钎料焊接温度会对6061-Al合金母材产生严重软化的问题，改用Zn-xSn低温钎料进行焊接。采用Sn-25Zn钎料在纯液态和半固态温度进行了焊接，对接头微观结构演变及失效机制进行了分

6、析。采用Sn-9Zn钎料，在230℃对Al母材性能影响较小的情况下，获得了较高性能的接头，剪切强度平均值为69MPa。通过制备添加1wt.％SiC颗粒的Sn-9Zn钎料，在同参数下进行焊接，进一步增加了接头的强度。关键词：铝合金；超声钎焊；焊缝组织；接头性能-I-AbstractAbstractAlalloysareextensivelyusedinindustriesbecauseoftheirexcellentphysicalproperties.BrazingisacommonmethodforthejoiningofAlalloys.However,fluxesarea

7、lwaysemployedinconventionalbrazingmethod,whichmayinducetheformationofreactionbubblesandslaginthebrazingseam,andthusdeterioratethestrengthandthecorrosionresistanceofthejoint.Inrecentyears,ultrasonic-assistedbrazing,whichisknownasafluxlessbrazingmeth