药芯铝钎料钎焊Cu／Al异种金属接头的力学性能及反应物.pdf

学兔兔 俘掳 试验研究 药芯铝钎料钎焊 Cu／Al异种金属接头 的力学性能及反应物 郑州机械研究所新型钎焊材料与技术国家重点实验室(450001) 黄俊兰 龙伟 民 丁天然 王 洋 摘要 以3种药芯铝钎料对Cu／A1异种金属进行了火焰钎焊，研究了钎焊接头的力学性能及反应物。通过测 试和分析3种钎焊接头的强度、组织和显微硬度，从中选取综合性能较优的试样ZAAg2；采用扫描电镜 (SEM)、x 射线衍射仪(XRD)、X射线能谱仪(EDS)等进一步分析该钎焊接头的组织及反应物。结果表明：性能较优钎焊接 头ZAAg2接头强度高达75MPa，接头的主要断裂形式为沿晶脆性断裂，断裂主要产生在 CuA1，CuA1，AI4Cu 等脆 性组织与Ot—A1基体的界面处。钎料与母材发生界面反应 ，钎缝中靠近铝侧生成 Ot—A1固溶体，靠近铜侧生产 CuAl，CuA12，A14Cuq等脆性相。 关键词 ： Cu／AI异种金属 药芯铝钎料 显微组织 接头强度 中图分类号： TG42 TG454 0 序 言 力学性能、钎焊接头脆性断裂的原因及界面组织。 1 试 验 随着以铝代铜的广泛应用，铜铝接头在工程应用 中大量涌现。因此研究 Cu／A1异种金属焊接工艺，深 试验采用氧 乙炔火焰钎焊工艺，对 Cu／A1异种金 入研究Cu／AI接头的力学性能和反应物，对 Cu／A1接 属进行钎焊。所用母材是铝合金3003和紫铜T1，厚度 头的推广应用及异种金属连接 的基础理论研究具有十 1．5mm 。 分重要的意义 。 试验用药芯铝钎料 ：ZA，ZAAgl，ZAAg2。药芯为 由于铜、铝二者的物理和化学性质相差很大，铜、 无腐蚀性钎剂，主要成分是氟铝酸铯，其活性温度范围 铝金属能反应形成硬脆且 电阻极大的金属 问化合 为440～480℃。钎料成分见表 1。 物 ¨ J，不但影响接头的力学性能，并且易导致热裂 纹，因此成功地将 Cu／A1连接在一起并达到所要求的 表 1 钎料成分(％) 力学性能并非易事。 目前，除钎焊外国内外采用的 Cu／A1连接方法主 要有：冷压焊、摩擦焊、爆炸焊、电阻焊和电子束焊 等 J。这些方法需用专门的焊接设备，投资较大，且 现场施焊困难，所以在应用中存在很大的局限性。 钎焊是依靠液态钎料填充固态基体金属的间隙， 并与之形成金属结合而连接金属的一种方法，特别适 试验钎焊温度为480～530c=【，焊后无需清洗。钎 合于异种金属的焊接。火焰钎焊还具有设备简单、操 焊接头的抗拉强度测试采用万能拉伸试验机，根据 作简便、可在现场进行焊接等优点。 GB／T11363--2008~钎焊接头强度试验方法》进行。用 试验采用郑州机械研究所研制的无缝药芯铝钎料 HV一1000A显微硬度计测试钎焊接头组织的显微硬 对 Cu／A1异种金属进行火焰钎焊，分析了钎焊接头的 度。用WISDOM一6000型x荧光光谱分析仪分析钎缝 的化学成分。用 AIS2100型扫描 电镜 (配 EDS)和 TD 收稿 日期：2010—08一O8 基金项 目：河南省科技创新杰出人才(104200510018)；科技部科研院所 一 3000X型x射线衍射分析仪