P、Ce變質(zhì)對(duì)Al-Si-Zn釬料組織和性能影響的研究.pdf

1、傳統(tǒng)Al-Si共晶釬料以其良好的流動(dòng)性、潤(rùn)濕性、釬焊接頭的可加工性和抗腐蝕性，成為鋁合金釬焊中應(yīng)用最廣的一種鋁釬料。然而該系列釬料熔點(diǎn)較高，釬焊溫度均在600℃以上，容易導(dǎo)致母材溶蝕、晶粒長(zhǎng)大等現(xiàn)象。此外，Al-Si系釬料合金在未變質(zhì)處理前，組織中存在粗大的塊狀初晶硅或長(zhǎng)針狀共晶硅，嚴(yán)重割裂基體，惡化合金的鑄造性能和力學(xué)性能。本文針對(duì)傳統(tǒng)Al-Si釬料存在的上述不足之處，通過(guò)加入Zn來(lái)降低其熔點(diǎn)，以滿(mǎn)足低熔點(diǎn)鋁合金釬焊要求。另外，在Al

2、-Si-Zn釬料合金的基礎(chǔ)上，研究了P變質(zhì)和P-Ce復(fù)合變質(zhì)對(duì)釬料的熔化溫度、潤(rùn)濕鋪展性能、顯微組織以及釬縫的力學(xué)性能、斷口形貌的影響及其作用機(jī)理。
　　釬料的熔化溫度是衡量該釬料性能的主要指標(biāo)之一。本課題研究的Al-Si-Zn釬料的固液相線溫度分別為524.9℃和548.1℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于Al-Si釬料的577℃和602℃。通過(guò)加入P變質(zhì)或P-Ce復(fù)合變質(zhì)劑，發(fā)現(xiàn)變質(zhì)后釬料合金的固液相線溫度基本保持不變。潤(rùn)濕鋪展性試驗(yàn)結(jié)果表明，P、

3、Ce變質(zhì)對(duì)釬料的潤(rùn)濕鋪展性能有顯著作用。隨著P元素含量的增加，釬料的鋪展性能呈整體上升趨勢(shì)，當(dāng)P含量為0.06wt.％時(shí)，釬料的鋪展性能最佳；P-Ce復(fù)合變質(zhì)時(shí)，隨著Ce元素含量的增加，釬料的鋪展性能呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，當(dāng)Ce含量為0.1wt.%時(shí)，釬料的鋪展性能最好，繼續(xù)添加Ce元素，釬料的鋪展性能急劇降低。
　　P、Ce元素能有效細(xì)化Al-Si-Zn釬料中的Si相組織。未變質(zhì)的Al-Si-Zn釬料中存在粗大的塊狀初晶硅和長(zhǎng)

4、針狀共晶硅。隨著P元素的加入，初晶硅和共晶硅的尺寸明顯減小。當(dāng)P含量為0.06wt.%時(shí)，初晶硅和共晶硅的尺寸最小，僅有10.8μm和12.3μm；當(dāng)P含量達(dá)到0.12wt.%時(shí)，初晶硅和共晶硅的尺寸又有長(zhǎng)大趨勢(shì)。P-Ce復(fù)合變質(zhì)的效果優(yōu)于單獨(dú)P變質(zhì)，隨著Ce元素含量的增加，釬料合金中的Si相尺寸呈現(xiàn)先增加后減小再增加的趨勢(shì)。當(dāng) Ce元素含量為0.1wt.%時(shí)，初晶硅和共晶硅的尺寸最小，分別為5.2μm和4.8μm；繼續(xù)增加Ce元素，釬

5、料組織中形成大量的針狀Ce化合物，初晶硅和共晶硅的尺寸有所增加。
　　對(duì)釬焊接頭進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，搭接和對(duì)接接頭的斷裂位置分別為母材和釬縫。隨著P元素含量的增加，對(duì)接接頭的抗拉強(qiáng)度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)；P-Ce復(fù)合變質(zhì)對(duì)釬料接頭的變質(zhì)效果較為穩(wěn)定，當(dāng)P含量為0.06wt.%時(shí)，比較合適的Ce元素添加量為0.05-0.15wt.%，但過(guò)量的Ce元素添加量會(huì)導(dǎo)致釬焊接頭強(qiáng)度急劇下降。除Ce元素添加過(guò)量外，其余變質(zhì)后的釬縫接