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塘厦电焊工培训学校（如何进行非连续增强AI基复合材料瞬时液相扩散焊接）

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如何进行非连续增强AI基复合材料瞬时液相扩散焊接?

非连续增强A基复合材料存在大量的位错、亚晶界、晶界及相界面,中间扩散层沿这些区域扩散时可大大缩短扩散时间。因此,这种材料的瞬时液相扩散焊要比基体金属更容易。

1)中间层的选择。瞬时液相扩散焊的中间层材料选择原则是应能与复合材料中的基体金属生成低熔点共晶体或者熔点低于基体金属的合金,易于扩散到基体中并均匀化,且不能生成对接头性能不利的产物。

A基复合材料的瞬时液相扩散焊时可用作中间层的金属有Ag Cu、Mg、Ce、n及Ca等,可用作中间层的合金有BASi、ACu AMg及 Al-Cu-Mg等。利用Ag、Cu等金属作中间层时,共晶反应时焊接界面处的基体金属要发生熔化,重新凝固时增强相被凝固界面所推移,增强相聚集在结合面上,降低了接头强度,因此应严格控制焊接时间及中间层的厚度。利用合金作中间层时,只要加热到合金的熔点以上就可形成瞬时液相,不需要在焊接过程中通过中间层和母材之间的相互扩散来形成瞬时液相,基体金属熔化较轻,因此可避免颗粒的偏聚问题。

利用Ag与BASi作中间层时,始终能获得较高的接头强度。用Cu作中间层时,对焊接温度敏感,接头强度不稳定。这与焊接界面上A1O3偏聚严重及存在一些孔洞有关

中间层厚度太薄时,瞬时液相不能去除焊接界面上的氧化膜,不能充分润湿焊接界面上的基体金属,甚至无法避免PP接触界面,因此接头强度不会很高。中间层太厚时,焊接过程中难以完全消除,也限制了接头强度的提高;有时中间层太厚时,还可能会形成对接头性能不利的金属间化合物。

不加中间层时,尽管也能得到强度较高的接头,但焊接参数的选择范围非常窄。而利用Cu、2027A或金属Ag中间扩散层时,在较宽的焊接参数范围内均能取得接近母材性能的接头。

2)加热温度和保温时间。Ag、C、Mg、Ge、Zn及Ga与A形成共晶的温度分别为839K、820K、711K、697K、655K及420K。利用这些金属作中间层时,瞬时液相扩散焊的焊接温度应超过其共晶温度,否则就不是瞬时液相焊,而是加中间层的固态扩散焊。同样,利用BASi、ACu、AlMg及ACu-Mg合金作中间层时,焊接温度应超过这些合金的熔点,焊接时温度不宜太高,在保证出现焊接所需液相的条件下,尽量采用较低的温度,以防止高温对增强相的不利作用.

保温时间是影响接头性能的重要参数。时间过短时,中间层来不及扩散,结合面上残留较厚的中间层,限制了接头抗拉强度的提高。随着保温时间的增大,残余中间层逐渐减少,强度就逐渐增加。当焊接保温时间增大到一定程度时,中间层基本消失,接头强度达到最大。继续增加保温时间时,对复合材料的性能将有不利影响,强度反而降低。保温时间为80-120s时,接头强度最高

3)焊接压力。瞬时液相扩散焊时,压力对接头性能也有很大的影响。压力太小时,塑性变形小,焊接界面与中间层不能达到紧密接触,接头中会产生未焊合的孔洞,降低接头强度。压力过高时,可将液态金属自结合界面处挤出,造成增强相偏聚,液相不能充分润湿增强相,因此也会形成孔洞而使接头强度下降,焊接压力一般为0.51MPa。

4)焊接表面的处理方式。焊接表面的处理方式对接头性能具有很大的影响。比较电解抛光、机械切削以及用钢丝刷等三种处理方式对Al2O3sA接头性能的影响,发现利用电解抛光处理时接头强度最高,利用钢丝刷接头强度最低。这是因为利用后两种方法处理时,被焊接面上堆积了一些细小的Al2O3碎屑,这些碎屑阻碍了基体表面的紧密接触,降低了接头的强度。电解抛光时,被焊接表面上不存在Al2O3碎屑,但纤维会露出基体表面。电解抛光时间对接头的强度影响很大,电解抛光时间太长时,纤维露头变长,焊接时在压力的作用下断裂,阻碍基体金属接触,降低接头的性能。

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