SiCp-ZL101A復(fù)合材料振動輔助非真空半固態(tài)擴散釬焊.pdf

1、顆粒增強鋁基復(fù)合材料具有高的比強度、比剛度、耐磨性及尺寸穩(wěn)定性好等許多優(yōu)點，在航空、航天、汽車、電子等工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，是當(dāng)前金屬基復(fù)合材料研究的熱點。然而，由于鋁基復(fù)合材料基體和增強相物理、化學(xué)性能的差異，導(dǎo)致其焊接性差，這就嚴重地限制了這種材料的工程應(yīng)用。
　　本文以顆粒增強鋁基復(fù)合材料 SiCp/ZL101A為主要研究對象，研究了顆粒增強鋁基復(fù)合材料的振動釬焊過程及機理。利用拉伸試驗研究了焊接接頭的力學(xué)性能。利用掃

2、描電鏡、能譜分析、原子力顯微鏡及 X射線衍射等測試手段，研究了 SiCp/ZL101A復(fù)合材料的振動釬焊下的接頭的微觀組織以及焊接界面的連接行為。
　　本文研究了兩種振動釬焊工藝：接觸式振動釬焊和非接觸式振動釬焊。
　　接觸式振動釬焊 SiCp/ZL101A復(fù)合材料的研究結(jié)果表明，此工藝具有操作簡單，工藝參數(shù)區(qū)間大，焊接變形小，氧化膜去除效果好等特點。在釬焊連接過程中，氧化膜的破碎主要是由上下待焊表面微峰之間相互剪切和沖擊來

3、完成的。然而，由于待焊表面強烈地摩擦也造成焊縫間隙中釬料金屬被過多地擠出，從而在邊緣處形成了大尺寸的孔洞。因此，接觸式振動釬焊連接的焊縫中孔洞的存在，嚴重限制了接頭強度的進一步提高。
　　針對接觸式振動釬焊工藝的缺陷問題，本文提出了非接觸振動釬焊工藝。釬料能夠較長時間不被擠出的特征是非接觸式振動釬焊是否能夠?qū)崿F(xiàn)成功連接的關(guān)鍵。其中，通過晶間低熔點相的液化獲得的半固態(tài)釬料有助于焊縫中釬料的動態(tài)保持和基體表面氧化膜的破碎。
　　

4、基于半固態(tài)合金壓縮變形理論，建立了非接觸式振動釬焊下的基體表面的氧化膜去除物理模型。在振動去膜的初期，基體表面的氧化膜的破碎主要通過焊縫中固相晶粒對基體表面的沖擊來完成。在振動去膜的中后期，由于基體進一步溶解，流體對基體表面的攪拌和沖刷有助于使已經(jīng)破碎的氧化膜從基體表面的剝離。
　　一次振動連接后升溫階段的研究結(jié)果表明，通過提高升溫溫度和降低升溫速率，可以提高釬縫中的Zn向母材中的擴散能力并促進基體材料的溶解。另外，在以較慢的升溫

5、速率升溫過程中，連接區(qū)域出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象。這主要因為在達到相同的連接溫度時，較慢的升溫速率使連接區(qū)域的元素有充分的時間進行擴散，致使在升溫過程釬縫中的Zn濃度明顯下降。當(dāng)較慢的升溫速率引起的接頭中濃度下降的幅度大于由于溫度升高引起的極限溶解度下降幅度時，接頭的成分即進入液固相區(qū)，即開始凝固。因此，通過1K/s的升溫到520℃，可使連接區(qū)域處于固液共存的狀態(tài)。在以上試驗的基礎(chǔ)上，建立了加熱階段Zn在基體中的擴散模型和固液界面推移模型。