Al-Si-Cu-Zn钎料性能研究

采用4种Al-Si-Cu-Zn钎料钎焊纯铝和6063铝合金,研究不同成分钎料的钎焊工艺性能和接头力学性能。试验结果表明:Al55Si10Cu20Zn5钎料熔点最低,固相线为499.5℃,液相线为523℃,比传统的Al-Si钎料液相线降低了60℃左右;Al65Si10Cu20Zn5钎料相对于其他3种Al-Si-Cu-Zn钎料,与QJ201钎剂或QF钎剂匹配,在纯铝和6063铝合金上均具有最佳的润湿性;采用QJ201钎剂,Al65Si10Cu20Zn5钎料无论在钎焊纯铝还是6063铝合金时,均具有最高的抗剪强度。

Al-Si-Cu-Zn急冷钎料制备及润湿性

采用单辊急冷装置制备的两种Al-Si-Cu-Zn急冷钎料钎焊纯铝和6063铝合金,研究其熔化特性、相结构及润湿性。试验结果表明:Al70Si7.5Cu20Zn2.5和Al65Si10Cu20Zn5急冷钎料主要由αAl、Si相和θ(Al2Cu)三相组成;Al65Si10Cu20Zn5急冷钎料和Al70Si7.5Cu20Zn2.5急冷钎料相比,固、液相线温度均有所降低,熔化区间更小;在纯铝和6063铝合金上均具有更好的润湿性;Al65Si10Cu20Zn5和Al70Si7.5Cu20Zn2.5急冷钎料和同成分的常规钎料相比,熔化温度降低,熔化区间更窄;在纯铝和6063铝合金上的润湿性均大大提高。

Al-Si-Cu-Zn急冷钎料钎焊铝及铝合金的界面结构及强度

采用Al70Si7.5Cu20Zn2.5和Al65Si10Cu20Zn5两种急冷钎料钎焊L2纯铝和6063铝合金,研究钎焊接头的界面微观结构和力学性能。结果表明,急冷钎料钎焊接头由母材、界面区和钎缝中心组成。界面区为αAl固溶体,钎缝中心组织为αAl固溶体+θ(Al2Cu)相+Si相。采用Al65Si10Cu20Zn5急冷钎料钎焊的接头抗剪强度均高于Al70Si-7.5Cu20Zn2.5急冷钎料钎焊的接头强度;匹配氯化物钎剂钎焊的接头强度均高于氟化物钎剂。在相同的工艺条件下,采用急冷钎料钎焊的L2纯铝接头,其抗剪强度都明显高于相应的常规钎料,其增加值在40%左右。

稀土对Al-Si-Zn-Cu钎料工艺性能的影响

在Al-Si-Zn-Cu钎料的基础上添加La,Ce混合稀土,研究了La,Ce对钎料组织及力学性能的影响。结果表明,随着稀土元素含量的增加,Al-Si-3Zn-15Cu钎料合金的抗拉强度、铺展面积均逐渐增大。添加稀土的Al-Si-3Zn-15Cu合金的微观组织为α-Al固溶体+(Al+Si)共晶+(Al+Si+Cu)共晶+Si相。La,Ce混合稀土减少了杂质在晶界上的偏聚,降低了晶粒长大速度,细化了晶粒。稀土对第二相粒子进行变质,使其网状结构得以优化和改善,因而提高了钎料的强度和塑性。

快速凝固Al-Si-Cu-Zn-Re粉末钎料的制备及其性能

采用快凝技术制备了粒度50-90μm的亚共晶Al-Si-Cu-Zn-Re快凝粉末钎料,对其性能进行了分析。实验结果表明,快凝钎料液相线降低了5℃。与普通钎料相比,快凝Al-Si-Cu-Zn-Re粉末钎料润湿角提高了2.5,抗剪强度提高了28%。快凝钎料组织细小均匀无偏析现象,在钎焊过程中与母材扩散性能好,有利于提高润湿性和接头抗拉强度。采用快速凝固方法制备粉末钎料,不仅工艺简单,储存、使用方便,且可获得性能更优良的钎料,并可用于开发新型钎料。

细化变质对免热处理压铸Al-Zn-Si-Cu合金组织及性能的影响

采用压铸成形工艺制备Al-Zn-Si-Cu合金,研究陶瓷纳米增强颗粒(TiC/TiB_(2))和Al-10Sr变质剂对免热处理压铸Al-Zn-Si-Cu合金力学性能、导热/电性能、显微组织的细化变质效果。结果表明,单独添加0.5%陶瓷纳米颗粒后,与未添加细化剂的合金相比,α-Al相得到明显细化,呈近蔷薇状,纤维状共晶Si相更加致密,短棒状Al_(2)Cu相更加细小,且Zn、Si、Cu元素在基体中含量增加,此时力学性能得到提升,导热/电性能略有下降,主要是由于溶质元素的增加导致晶格发生畸变程度变大,增大电子散射能力的同时减小电子的平均自由程,使得金属的导热和导电能力下降;经0.5%陶瓷纳米颗粒和0.1%Al-10Sr中间合金共同作用后,共晶Si相棱角钝化,基体中溶质元素含量进一步增加,此时合金力学性能达到最佳,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为361 MPa,213 MPa和6.8%,热导率为118.73 W/(m·K)。

普通与急冷Al-Si-Zn钎料的显微组织与力学性能

向Al-Si钎料中添加质量分数为0．1％～7．0％的锌粉，采用电弧炉熔炼法和单辊熔体快淬法制备了普通和急冷Al-si—zn钎料，并用这两种钎料对304不锈钢和6063铝合金进行钎焊，研究了这两种钎料的组织、抗拉强度以及钎焊接头的抗剪强度。结果表明：随着锌粉添加量增加，两种钎料的润湿角均减小；与普通钎料相比，急冷钎料的晶粒更加细小，组织更加均匀；当添加锌粉的质量分数为0．5％～30o时，Al—Si—Zn相呈弥散状，钎料强度较高；当添加锌粉的质量分数超过3％后，Al—Si—Zn相呈聚集状，钎料强度较低；成分相同时，急冷钎料的抗拉强度及接头的强度都高于普通钎料的；但急冷钎料仍为细晶结构而非非晶结构，其组织仍有待改善。

Zn-Al-Si钎料钎焊铜/铝接头显微组织及性能研究

采用Zn-14.1Al-0.9Si和Zn-21.5Al-1.5Si两种钎料钎焊获得铜/铝接头,研究了Cu/Zn-Al-Si/Al接头Cu母材/钎缝界面结构、钎缝中心区显微组织、接头抗剪切性能和断口形貌。研究发现,Cu/Zn-14.1Al-0.9Si/Al接头和Cu/Zn-21.5Al-1.5Si/Al接头界面结构均为Cu/扩散层/Al4.2Cu3.2Zn0.7,其中Al4.2Cu3.2Zn0.7化合物层厚度分别为1~2μm和3~4μm。2种铜/铝接头钎缝中心区均由α-Al固溶体,η-Zn固溶体,Zn-Al共晶和Si单质组成,未发现脆性Cu Al2化合物。由于具有较薄的界面化合物层,在剪切力作用下,Cu/Zn-14.1Al-0.9Si/Al接头断裂一部分起源于Al4.2Cu3.2Zn0.7化合物层,另部分起源于界面扩散层,而Cu/Zn-21.5Al-1.5Si/Al接头断裂均起源于较厚的Al4.2Cu3.2Zn0.7化合物层。因此,Cu/Zn-14.1Al-0.9Si/Al接头的抗剪切强度高于Cu/Zn-21.5Al-1.5Si/Al接头,分别为60.1MPa和55.6MPa。

Sn对Zn4Al3Cu无铅钎料腐蚀性能的影响

根据合金化原理,在Zn4Al3Cu钎料基体上添加不同含量Sn,形成一种新型合金,研究了Sn含量对Zn4Al3CuxSn钎料合金腐蚀性能的影响。结果表明:随着Sn含量增加,Zn4Al3CuxSn钎料合金的腐蚀速率逐渐升高。其中,Zn4Al3Cu钎料的腐蚀速率最低,为0.076 mm/a,耐蚀性最好。随着Sn添加量增加,Zn4Al3CuxSn钎料合金的腐蚀电位逐渐降低,w(Sn)为15%时,钎料腐蚀电位最低,为-1.201 1 V,较基体钎料Zn4Al3Cu腐蚀电位降低了0.063 V。

LaNd含量对Zn9.3Al7Cu钎料熔点及硬度的影响

采用合金化原理,向Zn9.3Al7Cu基体钎料中添加混合稀土La Nd,制备出新型钎料合金。研究了La Nd含量对Zn9.3Al7Cu钎料熔点、布氏硬度、显微硬度的影响。结果表明:钎料合金熔化温度随着稀土含量的增加而提高,但增幅不大;当w(La Nd)0.1%时,Zn9.3Al7Cu0.1La Nd钎料合金的固液相熔化区间最窄,为37℃,较基体钎料减少7℃;随着La Nd添加量的增加,Zn9.3Al7Cu钎料合金的布氏硬度和显微硬度均提高;当w(La Nd)0.5%时,Zn9.3Al7Cu0.5La Nd钎料合金的布氏硬度和显微硬度最高,分别较基体钎料的提高了4.1%和6.2%。

Zn-Al钎料固相率及组分对Cu/Al管磁脉冲-半固态复合辅助钎焊接头质量的影响初探

由于节能环保以及轻量化的要求,Cu/Al异种金属复合管件被广泛应用于各工业领域,为此探索一种Cu/Al管件间高效可靠的连接技术具有较大应用价值和研究意义。为了探究Cu/Al管半固态钎焊连接机理并优化相关工艺参数,基于新提出的磁脉冲-半固态复合辅助钎焊方法制备了Cu/Al异种金属管件钎焊接头,利用LS-DYNA分析了半固态钎料不同表观粘度参数下外管内壁的受力情况,采用材料力学拉伸试验机,能谱仪和电子探针显微分析仪研究了半固态Zn-Al系钎料固相率及组分对焊接接头质量的影响。结果表明:外管内壁所受压力幅值随着表观粘度的增大而减小,剪切应力随着表观粘度的增大而增大;半固态钎料固相率为0.8时钎料与母材间没有良好冶金结合,固相率为0.4时会导致钎料填充不足的缺陷。在二次放电电压7 kV,半固态Zn-Al钎料固相率为0.6的条件下,磁脉冲-半固态复合辅助钎焊工艺能够实现Cu/Al管的无钎剂有效连接;与Zn-3Al和Zn-22Al相比,Zn-15Al钎料制得的接头综合性能更好,是较为合适的Cu/Al管磁脉冲辅助半固态钎焊用Zn-Al钎料。

稀土LaNd对Zn9.3Al7Cu钎料腐蚀性能影响

采用合金化原理,在Zn9.3Al7Cu钎料基体中添加稀土LaNd,研究稀土LaNd对Zn9.3Al7Cu无铅钎料腐蚀性能的影响.结果表明,当LaNd添加量不超过0.3%时,随着LaNd添加量增加,Zn9.3Al7Cux LaNd钎料中弥散分布大量的耐蚀性较强的ε(CuZn5)相,钎料合金的腐蚀电位逐渐上升,抗腐蚀性增强;当LaNd添加量超过0.3%时,随着LaNd添加量增加,Zn9.3Al7Cux LaNd表面开始出现腐蚀坑,且腐蚀产物中O元素含量增加,钎料合金的腐蚀电位逐渐降低,耐腐蚀能力变弱.从Zn9.3Al7Cux LaNd钎料的腐蚀性能考虑,稀土LaNd的最佳添加量为0.3%.

Al-Si钎料和Al-Zn钎料耐蚀性能对比研究

在制冷行业有采用中温钎料Al-Zn系钎料钎焊铝管和铜铝管接头的背景下,本文通过中性盐雾试验和电化学极化曲线的测试比较Al-Si钎料和Al-Zn钎料的抗腐蚀性能,并对腐蚀机理进行分析。试验证明,Al-Zn钎料的抗腐蚀性远远不如Al-Si钎料,根据GB 9237-2001《制冷和供热用机械制冷系统安全要求》,在实际生产中不能将Al-Zn钎料应用于制冷管路的铝铝钎焊和铝铜钎焊中。

In对Zn15Al5Cu钎料抗拉强度和伸长率影响

采用光学显微镜、扫描电镜及万能拉伸试验机等研究了微量稀土元素In对Zn15Al5Cu钎料的抗拉强度、伸长率和显微组织的影响。结果表明:随着In添加量增加,Zn15Al5CuxIn钎料的抗拉强度和伸长率呈现先增大后减小趋势,当In的添加量为3%时,钎料的抗拉强度和伸长率达到最大值,分别为203 MPa和5.4%,较基体钎料Zn15Al5Cu分别提高了9.7%和38.5%。当钎料中In的添加量超过3%时,In与Cu生成脆硬金属间化合物Cu11 In9,导致Zn15Al5Cu钎料的抗拉强度和伸长率降低。因此,In的最佳含量应该在3%左右。

Sn-Zn-Cu无铅钎料的组织、润湿性和力学性能

研究了(Sn 9Zn) xCu无铅钎料的微观组织、润湿性能和力学性能。Cu的加入使得Sn 9Zn钎料中针状富Zn相逐渐转变为Cu Zn化合物,当Cu含量为8%时,Cu6Sn5相生成。Sn Zn Cu合金熔点随着Cu含量增加而升高,同时润湿性随Cu的加入得到显著改善。使用中性活性松香钎剂,钎料与Cu箔钎焊时的润湿角显著减小。Sn 9Zn的润湿角为120°,而(Sn 9Zn) 10Cu的润湿角为54°。这是由于Cu的加入降低了Zn的活性,减少了Zn在钎料表面氧化,降低了液态钎料表面张力,使得钎料能获得较好的润湿性。合金在2%Cu时获得较高的强度,随着Cu含量的增加,Cu Zn化合物相对增多,抗拉强度有所下降;而合金的塑性随着Cu的加入迅速下降。

Ga、Al对Sn-Zn钎料耐蚀及高温抗氧化性能的影响

采用侵蚀失重法研究Ga、Al对Sn-9Zn钎料在3.5%NaCl水溶液中耐腐蚀性的影响。结果表明,添加Ga元素后,腐蚀产物的粘附性提高,均匀覆盖在钎料表面上,提高了钎料的耐蚀性能;添加Al以后,Zn和Al被选择性腐蚀,腐蚀随着Al含量的增加而加剧。采用热重分析(TGA)和俄歇电子能谱(AES)研究Ga、Al对Sn-9Zn钎料高温抗氧化性的影响。结果表明,Ga可在钎料表面形成一层集肤层;Al可在钎料表面形成一层致密的氧化膜,两者均可阻挡空气中的氧向钎料内部扩散,从而大大改善钎料的高温抗氧化性。

快速凝固Al-Cu钎料钎焊铝Cu对钎缝组织的影响

研究了快速凝固钎料中Cu元素在铝合金基体中的扩散现象和机制.采用快速凝固的方法制备出了Al Cu合金的薄带,用差热分析法(DTA)测量了钎料熔点.根据熔点利用真空钎焊用Al Cu钎料焊接纯铝,然后使用扫描电镜和能谱分析仪分析了焊缝的显微组织,对Cu元素的扩散现象进行观察,并分析了Cu的扩散行为.实验结果表明,由于快冷钎料组织均匀,表面能高,因此熔点比普通钎料低,且熔化区间窄.随着钎焊温度的升高和保温时间的延长,Cu的扩散效果越来越好;在同一温度下钎焊时,快冷钎料中Cu的扩散能力明显强于普通钎料.

合金元素对Ag-Cu-Zn系钎料影响的研究现状及发展趋势

介绍了银基钎料的基本性能、应用现状及其分类,重点介绍了Ag-Cu-Zn系钎料的国内应用状况,并对该系列钎料的基础成分进行了简单分析。概述了Ag-Cu-Zn系钎料中杂质元素的研究状况及应对措施。分析了国内市场上无镉银钎料、含镉银钎料的性能、特点及主要用途。阐述了添加不同合金元素Mn和Ni、Si和P、Ga和In及稀土元素对Ag-Cu-Zn系钎料性能的影响,展望了Ag-Cu-Zn系钎料的发展方向,并指出通过添加多种微量元素优化钎料成分来保持原有优良性能将是未来研究的重点和热点。

Sn-9Zn-xAl无铅钎料润湿性能

采用润湿平衡法测试了不同温度下Sn-9Zn-xAl无铅钎料在空气和氮气两种气氛下的润湿性能，研究探索了合金元素Al的添加量、气氛和温度对Sn-9Zn-xAl无铅钎料润湿性能的影响规律。结果表明，添加Al元素以后，Sn-9Zn-xAl无铅钎料的润湿性得到明显改善，在使用ZnCl2-NH4Cl助焊剂时，Al的最佳添加量为0．02％（质量分数），在使用免清洗助焊剂时，Al的最佳添加量为0．005％（质量分数）；采用氮气保护时，Cu基板表面张力提高，钎料的氧化减少、表面张力降低，明显改善了钎料在Cu基板上的润湿性能；在215—245℃时，温度升高使钎料的表面张力减小，提高了钎料的润湿性能。

Al元素对Zn-Al钎料钎焊2A01铝合金性能的影响

研究了Al元素对Zn—Al钎料钎焊2A01锅合金性能的影响．钎料润湿性试验结果表明，随着钉料中Al元素含量的增加，钎料在2A01铝合金表面的铺展性能提高，Al元素含量为12％（质量分数）时，铺展面积达到最大，继续增加钎料中Al元素含量，铺展性能降低．钎料中Al元素含量在8％～15％范围内时，钎料均具有良好的铺展性能．钎焊接头力学性能试验结果表明，随着钎料中Al元素含量的增加，钎缝中铝基固溶体强化相数量增加，对接钎焊接头强度提高，钎料中Al元素含量为8％时，钎焊接头强度达到最高，继续增加Al厄素含量，钎缝中的枝状共析组织变得粗大，与其周围组织容易产生应力集中，萌生裂纹，对应的钎焊接头强度降低．综合考虑钎料的铺展性能以及钎焊接头力学性能，92Zn-8A1钎料钎焊2A01铝合金性能最佳．