SnZn钎料超声钎焊铝合金工艺及接头强化机制研究

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1、硕士学位论文Sn-Zn钎料超声钎焊铝合金工艺及接头强化机制研究TECHNOLOGYOFULTRASONICBRAZINGOFALUMINUMBYSn-ZnSOLDERSANDSTRENGTHENINGMECHANISMOFJOINT陈伟2009年6月国内图书分类号：TG454学校代码：10213国际图书分类号：621.791密级：公开工学硕士学位论文Sn-Zn钎料超声钎焊铝合金工艺及接头强化机制研究硕士研究生：陈伟导师：闫久春教授申请学位：工学硕士学科：材料加工工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2009年6月授予学位单位：哈尔滨

2、工业大学ClassifiedIndex:TG454U.D.C:621.791DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTECHNOLOGYOFULTRASONICBRAZINGOFALUMINUMBYSn-ZnSOLDERSANDSTRENGTHENINGMECHANISMOFJOINTCandidate:ChenWeiSupervisor:Prof.YanJiuchunAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:Material

3、sProcessingEngineeringAffiliation:SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence:June,2009Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要采用Sn-xZn（x=0，4，9，20wt.%）钎料超声钎焊2A12铝合金，获得了具有较高连接强度的接头。本文重点研究了Zn元素对Sn/Al界面连接强度的强化机制，不同微观组织下接头的断裂机制及温度和超声

4、波振动强度对钎缝中α-Al固溶体形态和数量的影响。研究结果表明，当Sn中加入Zn元素之后，钎料中的Zn向Al表面附近聚集，使界面结合方式由单纯的Sn/Al结合转变成Zn/Al之间的结合，极大的提高了界面连接强度。300℃下采用纯Sn超声钎焊铝合金时接头的抗拉强度只有40MPa，而采用Sn-xZn（x=4，9，20wt.%）作为钎料时，接头的抗拉强度均在170MPa～180MPa之间，断裂于钎料中。400℃下采用Sn-9Zn超声钎焊后保温5min和1h的接头，抗拉强度均达到180MPa，断裂于钎缝中。300℃下超声钎焊铝合金时，随着Zn含

5、量的增加，钎缝中的Al含量逐渐增加，但变化不大，最高达到2.49wt.%。升高温度能够促进钎料中的Zn对铝母材的溶解，增加钎缝中Al的含量。在400℃下超声钎焊并保温1h后，钎缝中的Al含量达到9.04%。随着温度的升高和保温时间的延长，钎缝中α-Al固溶体聚集长大，并且上浮，导致钎缝中的α-Al固溶体分布不均匀。通过增加超声波振动强度，使液态钎料内产生涡流时，树枝状的α-Al固溶体均匀的分布在整个钎缝中。钎缝微观组织不同时，接头的断裂机制不同。当钎缝中没有富Zn相时，接头沿共晶组织晶界断裂。而有富Zn相时，接头沿富Zn相与基体界面处断

6、裂。关键词：铝合金；超声波钎焊；Sn-Zn钎料；界面强化；断裂机制-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTheultrasonicsolderingjointof2A12aluminiumalloyswithexcellentmechanicalpropertywasobtainedbyadoptingSn-xZn(x=0,4,9,20)alloyasfiller.Theemphasiswasputonthestrengtheningmechanismoftheinterfacebetweentinandaluminium

7、basematerial,asmuchasthefracturemechanismofjointswithdifferentmicrostructureinthispaper.Meanwhile,theeffectoftemperatureandultrasonicvibrationintensityonthemorphologyandamountofα-Alsolidsolutionhasbeenillustrated.Resultsshowthatwhenusepuretinasfillertosolder2A12aluminum,

8、thetensilestrengthofjointwasonly40MPaandbreaksalongtheinterfacebetweenSnandAlbasematerial.SotheSn/Alint