纯铜真空钎焊接头的组织及力学性能研究

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1、!"#$%&’(")*&+#+’,-+#./01+.!"#$.2334(试验与研究(6&文章编号!533263207"2334#3!633%&638纯铜真空钎焊接头的组织及力学性能研究6EEE张静!俞伟元!路文江!陈学定B6N河西学院职业技术学院#甘肃张掖&IO888’EN兰州理工大学材料科学与工程学院#甘肃兰州&I8858R摘要!利用快速凝固技术和传统铸造技术分别制备出成分相同的*+S12S/0S’非晶薄带钎料和普通钎料!将E种钎料在T种钎焊温度"!!8!!&8!!38!!789#和I种保温时间"5!68!65920$下

2、与纯铜进行真空钎焊试验!借助"AC!PQ"!L"/和金相显微镜探讨了钎焊接头的界面微观组织结构及断口形貌!并通过拉伸试验评价了接头强度%研究结果表明&在!389!65920条件下!接头抗拉强度最高!非晶钎料的接头抗拉强度明显优于普通钎料!界面反应层由扩散区’残余钎料区组成%随着保温时间的延长和钎焊温度的升高!扩散深度增加!冶金作用增强!在基体深度方向明显表现为沿晶界优先渗透%关键词!*+S12S/0S’薄带钎料!真空钎焊!抗拉强度!显微组织中图分类号!AUT5T文献标识码!C铜及铜合金的钎焊广泛应用于电子元器件!印刷电路板

3、!686,’F#随炉冷却"用配好的(=G#*HI<59JK*H<7(9J乙醇溶表面组装元器件!微波等通信器件!真空器件等"传统铜磷钎液对抛光好的接头进行腐蚀#借助/LM和L"/进行显微组织观料的熔点低!流动性好#钎焊温度接近银钎料#且具有自钎性察分析"采用拉伸试验法进行接头强度评定-E."及价格低等优点#但其!$’%均在()以上"由于’含量高#钎料基体中含有大量的脆性化合物*+,’#导致钎料在室温下呈脆"试验结果与讨论性#因此其应用范围受到了限制-%."非晶态铜基钎料是一种新EN6钎料熔点型的钎焊材料#其合金内部的原子排列

4、基本上保留了液态金属"AC测得的E种钎料的熔化曲线如图6所示#分析结果见的结构状态即长程无序!近程有序#这种结构特点使其具有许表6"多优异的性能"本文以广泛应用的铜磷钎料为研究对象#在钎料中添加/0可以显著降低钎料的熔点#添加12可以提高强度#研究了同成分*+!34512654&/074,’!45的非晶薄带钎料和普通钎料同炉真空钎焊纯铜时#工艺参数对抗拉强度及界面微观组织结构的影响#并探讨了二者工艺性能产生差别的原因"!试验方法利用单辊急冷设备#辊面线速度为,89:;#高频感应炉中熔炼#保护气氛中喷带#制得厚度为,8!9#

5、宽度为<899的表!"种钎料的熔化温度*+!34512%54&’!45/074,的薄带钎料"将所得薄带钎料和用传统钎料"6:9"E:9"":9快冷钎料57&N8!ION7I&N7铸造技术制备出的同成分的普通钎料各取<89=>在"?’@1A普通钎料573N8!I7NOO6NO公司%878型差热分析仪B"ACD上#以689:920的加热速率及氩气保护下从室温加热到&889#观察钎料的熔化曲线"采表中&"6代表固相线温度#"E代表液相线温度#""代表结晶用线切割加工出规格为E599:E599:,99的纯铜钎焊试片"温度区间"可以

6、看出&与普通钎料相比>非晶钎料熔点低#结钎焊接头采用E试片叠放的形式#钎焊温度为!!8#!&8#!38和晶区间窄#快冷钎料的液相线降低了ON59#熔化温度区间""!789#钎焊时间分别为5#68#65920#普通钎料与快冷钎料缩小了IN59#这主要是由于快冷钎料成分均匀#基本没有偏进行同炉真空钎焊#钎焊温度波动不超过;69#真空度为6:析’而普通钎料由于冷却过程比较缓慢#成分不均匀#有偏析"熔点降低有利于避免母材过烧#提高钎焊质量"收稿日期!E88!S86S8!’修回日期!E88!S68S6&ENE钎料的物相分析基金项目!

7、甘肃省自然科学基金资助项目$V/8E6SCEES86&%快冷与普通钎料的PQ"分析如图E所示#从图EF中可以看C;)试验与研究*焊接技术第!"卷第!期#$$%年"#月出!快冷钎料只有漫散射峰!无对应晶相的衍射锐峰!说明其匀!没有偏析!不存在局部薄弱区!而局部薄弱区的存在会使是完全的非晶组织"而普通钎料$%&#图’($上存在明显的接头的抗拉强度大大降低"结合图6:!(非晶与普通钎料的接)*’+,和-.,/!01晶体衍射峰%头拉伸断口分析也可看出!非晶钎料的接头拉伸断口呈明显的韧性断裂!有相当数量的韧窝存在!而普通钎料的接头拉

8、伸断口为典型的脆性断裂!这主要是由于随着钎焊时间的延长!元素的扩散也越充分!母材与钎料的冶金作用加强!从而使接头的抗拉强度提高"’/2钎焊接头的抗拉强度钎焊后用万能拉伸试验机在室温下以3456789的速度施加(:$非晶钎料(($普通钎料图!钎焊接头的拉伸断口形貌拉力!对钎焊接头进行拉伸试验!结果均在焊缝