Sn-Zn釬料超聲釬焊鋁合金工藝及接頭強化機制研究.pdf

1、采用Sn-xZn（x=0，4，9，20wt.％）釬料超聲釬焊2A12鋁合金，獲得了具有較高連接強度的接頭。本文重點研究了Zn元素對Sn/Al界面連接強度的強化機制，不同微觀組織下接頭的斷裂機制及溫度和超聲波振動強度對釬縫中α-Al固溶體形態(tài)和數(shù)量的影響。
　　研究結(jié)果表明，當(dāng)Sn中加入Zn元素之后，釬料中的Zn向Al表面附近聚集，使界面結(jié)合方式由單純的Sn/Al結(jié)合轉(zhuǎn)變成Zn/Al之間的結(jié)合，極大的提高了界面連接強度。300℃下采

2、用純Sn超聲釬焊鋁合金時接頭的抗拉強度只有40MPa，而采用Sn-xZn（x=4，9，20wt.%）作為釬料時，接頭的抗拉強度均在170MPa～180MPa之間，斷裂于釬料中。400℃下采用Sn-9Zn超聲釬焊后保溫5min和1h的接頭，抗拉強度均達(dá)到180MPa，斷裂于釬縫中。
　　300℃下超聲釬焊鋁合金時，隨著Zn含量的增加，釬縫中的Al含量逐漸增加，但變化不大，最高達(dá)到2.49wt.%。升高溫度能夠促進(jìn)釬料中的Zn對鋁母材

3、的溶解，增加釬縫中Al的含量。在400℃下超聲釬焊并保溫1h后，釬縫中的Al含量達(dá)到9.04%。隨著溫度的升高和保溫時間的延長，釬縫中α-Al固溶體聚集長大，并且上浮，導(dǎo)致釬縫中的α-Al固溶體分布不均勻。通過增加超聲波振動強度，使液態(tài)釬料內(nèi)產(chǎn)生渦流時，樹枝狀的α-Al固溶體均勻的分布在整個釬縫中。
　　釬縫微觀組織不同時，接頭的斷裂機制不同。當(dāng)釬縫中沒有富Zn相時，接頭沿共晶組織晶界斷裂。而有富Zn相時，接頭沿富Zn相與基體界面