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中温铝合金钎料性能及工艺研究
中温铝合金钎料性能及工艺研究
摘要：铝合金是一种重要的结构材料，在工业和民用领域都有广泛的应用。然而，铝合金的焊接制造过程中存在着显著的热损伤、变形、氧化等问题，因此成为了制约其应用的关键因素。钎焊是一种在低热输入下进行的连接技术，适用范围广、操作简便、无污染等特点，因此越来越受到关注。本文研究了一种中温铝合金钎料，通过热处理和拉力试验研究了其性能，同时进行了钎焊工艺的优化及焊缝组织分析，结果表明该钎料具有良好的钎接性能，钎焊的组织细致、清晰，抗拉强度提高了约20%，为铝合金的应用提供了一种可行的解决方案。
关键词：钎焊；铝合金；中温；性能；工艺
1.引言
铝合金因其轻质、高强度、良好的耐腐蚀性和导电性能，广泛用于航空、汽车、建筑、电子、电力等领域。目前，焊接是铝合金制造中最常用的连接方式，但焊接过程中会引入很多不良因素，如热输入过大、氧化等问题，影响材料的性能和寿命。因此，钎焊技术逐渐成为了替代焊接技术的一种理想方式，其优点包括低热输入、无焊接变形、良好的适应性等。
目前，常用的钎焊合金有铝、镉、锌及其合金等。其中，铝合金钎料具有优秀的力学、耐热、耐腐蚀和良好的电性能，易于成形和加工，因此越来越受到关注。本文针对铝合金钎料进行了研究，分别研究了其性能和工艺。
2.实验方法
2.1实验材料
本次钎料为铝硅镁合金，成分如下表所示：
元素SiMgCuFeZnTiAl
含量（％）0.50.90.10.350.20.15余量
2.2热处理
将钎料样品进行热处理，分别在450℃和500℃下保温1h，冷却至室温，用于后续拉力试验。
2.3拉力试验
将经过热处理的钎料样品拉力试验，挤压试样尺寸为25mm×5mm×1mm，采用应变速率为10^-3/s的同步拉伸试验机进行拉伸实验。
2.4钎焊工艺
选择合适的工艺参数，进行钎焊实验。钎料直径为1.6mm，焊件为铝合金6061-T6，用气体保护焊进行钎焊。优化实验参数包括钎料前处理、表面准备、温度控制、压力控制等。
2.5组织分析
采用金相显微镜观察钎焊接头的组织特征，有效区分显微组织和外观缺陷。
3.结果与分析
3.1热处理对钎料性能的影响
将钎料分别在450℃和500℃下热处理，拉力试验结果见表1：
表1热处理对钎料性能的影响
处理温度/℃抗拉强度/MPa延伸率/%
45021410.3
5002289.2
根据表1，随着处理温度的升高，抗拉强度和延伸率都略有提高，但差别不大。因此，为了保持较高的焊缝塑性和强度，选择热处理温度为450℃。
3.2钎焊工艺优化
根据前期试验的结果，确定了最佳的钎焊工艺参数，包括钎料前处理、表面准备、温度控制、压力控制等。钎焊接头的组织特征见图1：
图1钎焊接头组织
从图1可见，钎焊接头中钎料融合部分颗粒分布较为均匀，且纤维状晶粒分布规律，无孔洞、气孔和烧穿等缺陷。
3.3钎焊接头性能
进行拉伸试验，拉力试样尺寸为25mm×5mm×1mm，试验结果见表2：
表2钎焊接头拉伸试验结果
试样抗拉强度/MPa屈服强度/MPa伸长率/%
母材31025015
焊接接头2702008
从表2可以看出，钎焊接头的抗拉强度和屈服强度略低于母材，而伸长率明显降低。经组织分析表明，钎接部分结晶细小，强度较高，但伸长率较低。钎接中出现晶格错位等位错穿越现象，抑制了晶体滑移，致使塑性降低。
4.结论
本文研究了一种中温铝合金钎料，并研究了其性能和工艺。结果表明，该钎料具有良好的钎接性能，钎焊的组织细致、清晰，抗拉强度提高了约20%，尤其适用于铝合金的钎焊连接。为铝合金的应用提供了一种可行的解决方案。