鋁基復(fù)合材料的瞬間液相連接研究.pdf

1、碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料作為性能優(yōu)良的新一代工程結(jié)構(gòu)材料,具有高比強(qiáng)度、比模量、耐高溫、耐腐蝕等一系列的優(yōu)點(diǎn).但是鋁基復(fù)合材料的焊接性能差,很難形成高強(qiáng)度的接頭,成為該種材料走向?qū)嵱没膰?yán)重障礙.為使其獲得更廣泛的工業(yè)應(yīng)用,迫切需要開(kāi)發(fā)實(shí)用可靠的連接技術(shù),所以研究碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的連接具有重要的意義.該文在綜合國(guó)內(nèi)外研究的基礎(chǔ)上,認(rèn)為瞬間液相連接能實(shí)現(xiàn)鋁基復(fù)合材料的良好連接.Z.Li等人在研究瞬間液相連接鋁基復(fù)合材料的接頭顆

2、粒偏聚現(xiàn)象和機(jī)械性能時(shí)指出,采用合適的中間層厚度可以有效防止接頭區(qū)域顆粒偏聚現(xiàn)象.另外,研究表明,氧化膜在無(wú)壓瞬間液相連接時(shí)成為影響接頭性能的主要因素.該文選擇10μm的銅箔作為中間層,進(jìn)行鋁基復(fù)合材料的瞬間液相連接,通過(guò)試驗(yàn)確定了獲得良好接頭的最佳工藝參數(shù).實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:施加2MPa的壓力,連接溫度853K,保溫時(shí)間120分鐘,平均接頭剪切強(qiáng)度可達(dá)156.5MPa,達(dá)到母材的75.6％.該文首次提出使用磁控濺射法制備瞬間液相連接的中間

3、層.一種是直接沉積法,另一種是濺射去除氧化膜再沉積法.研究了磁控濺射法在待連接表面沉積中間層的工藝參數(shù)以及不同的中間層制備方法對(duì)TLP連接接頭組織和性能的影響.接頭平均剪切強(qiáng)度分別為158.7MPa、169.1MPa,達(dá)到了母材剪切強(qiáng)度的76.7％、81.7％.利用金相顯微鏡、掃描電鏡、能譜儀、X射線衍射分析儀,結(jié)合Al-Cu二元合金相圖及擴(kuò)散理論,分析了接頭區(qū)域的形貌、組織、成分、相組成,以及斷口形貌、成分.研究了瞬間液相連接時(shí),壓力

4、、連接溫度、保溫時(shí)間等工藝參數(shù)對(duì)接頭組織和性能的影響規(guī)律,為能實(shí)現(xiàn)碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的良好連接打下理論基礎(chǔ)并提供實(shí)驗(yàn)依據(jù).待連接表面通過(guò)磁控濺射法沉積銅膜作為中間層進(jìn)行瞬間液相連接,得到的接頭強(qiáng)度與銅箔中間層進(jìn)行瞬間液相連接得到的接頭強(qiáng)度相當(dāng),而使用磁控濺射法去除待連接表面氧化膜后沉積銅膜作為中間層進(jìn)行瞬間液相連接的接頭強(qiáng)度提高7.6％左右.該強(qiáng)度在目前報(bào)導(dǎo)中尚不多見(jiàn),且接頭區(qū)域沒(méi)有夾雜物,接頭組織幾乎不能分辨,與母材組織相似.