SiCp-A356復(fù)合材料半固態(tài)攪拌釬焊工藝及機理研究.pdf

1、本文提出利用無釬劑非真空半固態(tài)機械攪拌輔助釬焊工藝實現(xiàn) SiC顆粒增強A356鋁基復(fù)合材料的連接。該工藝?yán)脵C械攪拌半固態(tài)釬料的方法破碎和去除基體表面氧化膜,同時在破膜過程期間高粘度半固態(tài)釬料中的液相成分能夠始終保持覆蓋待焊表面,既為焊料與母材的擴散溶解提供了合適的濃度梯度,而且還在整個焊接過程中保護(hù)待焊表面不被二次氧化。焊接溫度在母材的固相線以下,并且焊接過程中復(fù)合材料始終處于固態(tài),能夠完全避免SiC顆粒與Al基體發(fā)生界面反應(yīng)生成Al

2、4C3。
　　在能夠滿足試驗要求和設(shè)備模塊式設(shè)計原則下,初步設(shè)計及制作半固態(tài)攪拌釬焊設(shè)備,并在試驗過程中不斷改進(jìn)攪拌釬焊設(shè)備,使得SiC顆粒增強A356鋁基復(fù)合材料的焊接工藝能夠?qū)崿F(xiàn)簡單化、高效率和高重復(fù)性。
　　初步設(shè)計及研制適合 SiCp/A356復(fù)合材料的半固態(tài)攪拌釬焊的釬料 ZnAl27。利用半固態(tài)理論,研究了ZnAl27合金的微觀組織、固相率與溫度的變化規(guī)律。
　　利用自制的半固態(tài)攪拌釬焊設(shè)備,研究了以ZnA

3、l27為釬料,SiCp/A356復(fù)合材料為母材,焊接溫度、攪拌頭轉(zhuǎn)速、焊接速度為工藝參數(shù)對釬焊接頭界面結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律,并通過利用界面結(jié)合率、焊縫致密度分別來衡量界面結(jié)合情況與焊縫中的孔洞率。在焊接溫度455℃、攪拌頭轉(zhuǎn)速1570rpm、焊接速度15mm/min時其接頭界面結(jié)合率為91.2％和焊縫致密度為94.5%,剪切強度達(dá)到78.5 MPa。二次攪拌釬焊的界面結(jié)合率和接頭剪切強度要高于一次攪拌釬焊的界面結(jié)合率和剪切強度,在二次攪拌釬焊

4、焊接溫度500℃時其接頭剪切強度達(dá)到113MPa。
　　采用定點攪拌破膜工藝試驗研究基體表面氧化膜在半固態(tài)攪拌釬焊下的破碎行為,并在試驗的基礎(chǔ)上建立了半固態(tài)攪拌釬焊下的基體表面氧化膜破碎模型。在半固態(tài)攪拌釬焊下其氧化膜的破碎是以固相顆粒對復(fù)合材料表面氧化膜擠壓和摩擦作用為主;在攪拌中期和攪拌后期,其氧化膜的破碎隨著攪拌時間的累積進(jìn)一步破碎,釬料與母材發(fā)生一定的擴散。
　　對半固態(tài)攪拌釬焊存在的焊接缺陷進(jìn)行了分析研究,其缺陷主