高体积比SiCp/6063Al复合材料的铝基钎料制备及钎焊工艺研究

采用快速甩带技术制备了(Al-10Si-20Cu-0.05Ce)-1Ti(质量分数/％)急冷箔状钎料,并对60％体积分数的SiCp/6063Al复合材料进行真空钎焊实验,然后对钎料及接头的显微组织与性能进行测定和分析.结果表明,急冷钎料的微观组织细小、成分均匀,厚80～90μm,主要包含Al、CuAl2、Si和Al2Ti等相.当升高钎焊温度(T/℃)或延长保温时间(t/min),SiCp/钎料界面的润湿性改善,6063Al基体/钎料间互扩散和溶解作用增强,接头连接质量逐渐提高.当T=590℃、t=30 min时,接头抗剪强度达到112.6MPa;当T=590℃、t=50 min时,少量小尺寸SiCp因液态钎料排挤而分散于钎缝,因加工硬化而使接头强度递增7.3％.然而,当T≥595℃、t≥60 min时,SiCp偏聚于钎缝,导致接头组织恶化,且剪切断裂以脆性断裂为主.综合考虑钎焊成本与接头强度使用要求,确定最佳钎焊工艺为590℃、30 min.     

低温玻璃钎料钎焊高体积分数SiCp/Al复合材料与电子玻璃的工艺及性能研究

本研究在大气环境下将PbO-ZnO-SiO2系非晶玻璃粉末和PbTiO3晶体粉末等比例混合均匀制得了复合玻璃钎料,实现了高体积分数SiCp/6063Al复合材料和DM305玻璃之间的连接.结果表明:当封接温度为480℃,保温30 min,复合玻璃钎料完成了预氧化后的复合材料与DM305玻璃之间的连接,接头无裂纹、气孔等缺陷,剪切强度为7.55 MPa,气密性为1×10-8 Pa·cm3/s,符合使用要求.在封接过程中,复合玻璃钎料与母材的氧化膜相溶,在复合材料一侧出现了Al元素的扩散现象.     

SiCp/Al复合材料电阻点焊剪切断口形貌

为了优化SiC p/Al复合材料电阻点焊工艺参数,采用不同焊接电流和焊接时间对SiCp/Al复合材料进行了电阻点焊连接,对接头进行了剪切强度试验,用扫描电镜对不同的点焊剪切断口进行微观形貌分析.结果表明:最优的焊接电流和时间匹配值为焊接电流I=14.6 kA,焊接时间t=0.2 s,配合电极压力F=2 500 N点焊,熔核直径适中,接头拉剪力可达1 693 N;撕开后的焊点断口两侧分别呈规则的圆凸台和圆孔状,呈纽扣型断裂,接头成型良好.当焊接电流和时间的匹配值小于最优参数时,点焊接头只有少量的点形成冶金结合,呈结合面断裂,焊接强度较低;当焊接电流和时间的匹配值大于最优参数时,点焊接头易过热,断口上出现气孔、裂纹、电极粘附烧蚀缺陷,接头强度降低.     

SnAgCuBi无铅钎料对不同体积比SiCP/6063Al复合材料真空软钎焊接头组织和性能的影响

在不同保温时间下,分别采用 Sn-3.0Ag-0.5Cu 和 Sn-3.0Ag-0.5Cu-3.0Bi 无铅软钎料,对表面镀镍的两种不同体积分数的 SiCP/6063Al 复合材料进行真空软钎焊。通过剪切强度测试、显微组织分析、能谱分析等手段研究了钎焊接头的组织和性能。结果表明：Bi 元素的加入改善了 Sn-3.0Ag-0.5Cu 钎料的铺展润湿性,降低了熔点,提高了焊缝的抗剪强度;在270℃保温35 min 时,Sn-3.0Ag-0.5Cu-3.0Bi 钎料钎焊接头抗剪强度达到最高值38.23 MPa;钎焊过程中只是两侧镀镍层间的焊接,钎料并未透过镍层与母材发生扩散反应。     

连接SiCp/6063Al复合材料的Al-Si-Cu-Ce-Ti箔状钎料制备及其性能研究

采用快凝甩带技术制备了6组不同Ti含量的(Al-10Si-20Cu-0.05Ce)-xTi急冷箔状钎料,并对SiCp/6063Al复合材料进行真空钎焊,然后对钎料及接头的显微组织和性能进行分析。结果表明,急冷箔较常规铸态钎料的组织细小、均匀;固、液相线降低,熔化区间变窄;随着Ti含量的增加,急冷箔中片状Al-Si-Ti金属间化合物相增多,导致钎料脆性增加;6组钎料在复合材料上润湿性较差,但在6063Al合金上润湿性良好。在580℃钎焊温度、保温30min条件下,采用1%Ti含量急冷箔状钎料成功连接了SiCp/6063Al复合材料,钎焊接头组织致密、完整,急冷箔状钎料与6063Al合金基体连接界面可进行充分的冶金结合,且接头剪切强度达到104.9 MPa;钎焊前采用夹具增加接头压力可显著提高接头的连接质量。     

Sn3.0Ag0.5Cu3.0Bi钎料对化学镀镍SiCp/6063Al复合材料真空钎焊接头组织和性能的影响

采用Sn3.0Ag0.5Cu3.0Bi软钎料对镀镍后的两种不同体积比SiC_p/6063Al复合材料进行真空钎焊。通过SEM、剪切试验等方法分析了化学镀镍后SiC_p/6063Al复合材料真空钎焊接头的显微组织以及保温时间对接头性能的影响。结果表明:两种不同体积比SiC_p/6063Al复合材料真空钎焊后的焊缝组织致密,钎料对镀镍复合材料的润湿性良好;在270℃、保温35min的钎焊工艺下,钎焊接头的剪切强度最大值为38.3 MPa;钎料中的Sn、Cu元素能够与复合材料表面的Ni层发生化学反应,实现钎料与母材的冶金结合;镀镍后SiC_p/6063Al复合材料真空钎焊接头断裂形式为韧性断裂为主的混合断裂,断裂主要发生在钎料内部,部分发生在镀镍层与钎料的结合处。     

SiCp/Al复合材料抗弯性能研究

利用空气气氛下的无压渗透法制备了高体积分数的SiCp/Al复合材料,研究了颗粒粒径、基体合金成分、预处理工艺对复合材料抗弯性能的影响,并采用SEM观测了复合材料抗弯断口形貌.结果表明,SiCp/Al复合材料的抗弯强度随着SiC颗粒粒径减小而增大;基体材料的强度越高,复合材料的抗弯强度越高;复合材料整体上表现出脆性断裂的特征.     

SiCp/Al基复合材料的耐蚀性研究

用电化学方法和腐蚀失重法研究了2024Al和SiCp/2024Al基复合材料在3．5％NaCl水溶液中的耐蚀性,用电化学交流阻抗技术对它们的硫酸阳极氧化膜的耐蚀性进行了研究。结果表明,SiCp/2024Al复合材料在3．5％NaCl水溶液中比相应的基体金属有较大的腐蚀敏感性。SiCp/2024Al的阳极氧化膜耐NaCl溶液腐蚀能力不如2024Al合金的阳极氧化膜,是氧化膜中SiC颗粒的存在破坏了氧化膜的完整性和均匀性。     

高体积比SiCp/A356复合材料真空扩散钎焊接头组织与性能研究

采用快速甩带技术制备了7组(Al-33.3Cu-6.0Mg)-xNi(x=0,0.5,1.0,2.0,3.0,4.0,5.0,质量分数/%)急冷箔状钎料,分别对化学镀Ni-P合金前后的SiCp/A356复合材料进行真空扩散钎焊。通过剪切实验对钎焊接头的抗剪强度进行测定,并利用扫描电镜和能谱分析等方法对接头微观组织进行观察和分析。结果表明,当向Al-33.3Cu-6.0Mg钎料合金中添加不同含量的Ni时,其急冷钎料的固-液相线(504~522℃)变化较小;当w(Ni)=3%且在570℃、保温30min的钎焊工艺下,A356基体/钎料两界面间发生适当的互扩散和溶解现象(585℃时出现溶蚀缺欠),且部分钎料/SiC颗粒的接触界面发生Mg参与的化学反应,接头抗剪强度达到64.97 MPa;而在同种钎焊工艺下,对于化学镀Ni-P合金镀层后的SiCp/A356复合材料,其接头处A356基体/Ni-P合金镀层/钎料等接触界面易于形成富含Al、Ni的致密反应层,接头连接质量显著提高,且w(Ni)=4%时,接头抗剪强度达到79.96 MPa。     

SiCp/Al复合材料超塑性变形的断口特征

对SiCp/2024Al复合材料在不同温度下超塑性变形后的断口形貌进行了分析，结果表明，变形温度愈高，晶界结合强度愈低，沿晶断裂愈明显，晶界滑动愈易实现；超塑性变形需要强度适中的晶界结合；典型超塑变形条件下的断口呈晶界圆滑型沿晶断裂。     

铝基钎料在SiC及SiC_p/6061复合材料上的润湿性研究

对多种铝基钎料在SiC、6 0 6 1及SiCp 6 0 6 1复合材料上进行了润湿性试验。结果表明 :炉中钎焊时 ,钎料与钎剂的成分、加热温度与保温时间、钎料与钎剂熔化温度的匹配等是影响铝基钎料润湿性的主要因素 ;真空钎焊时 ,镁含量不同的各种含镁Al 2 8Cu 5Si钎料在Al基复合材料连接的温度范围内都不能润湿SiC陶瓷表面 ;配合QJ2 0 1钎剂 ,Al 2 8Cu 5Si 2Mg钎料对 15 %SiCp 6 0 6 1Al复合材料具有良好的润湿性 ,但对 30 %SiCp 6 0 6 1Al复合材料却润湿不良 ;在加钎剂的情况下 ,钎料中的镁反而对在铝合金及铝基复合材料上的润湿性有不利影响 ;在Al 2 8Cu 5Si 2Mg钎料和 15 %SiCp 6 0 6 1Al复合材料的钎焊界面处存在SiC颗粒的偏聚现象     

SiC陶瓷基片的烧结工艺与SiC_p/Al复合材料的制备方法

概述了电子封装基片材料的基本性能要求;讨论了SiC陶瓷基片常用的4种烧结工艺,即常压烧结、热压烧结、反应烧结和放电等离子烧结;介绍了SiCp/Al复合材料的制备方法,即搅拌铸造法、无压渗透法、喷射沉积法、粉末冶金法;据此进一步提出了SiC陶瓷基片材料的发展方向。     

碳化硅增强铝基复合材料连接技术研究进展

综述了SiC增强铝基复合材料(包括SiCp／AlMMC和SiCw／AlMMC)连接技术的研究现状,分析了连接中存在的问题。简单介绍了用于该复合材料连接的传统焊接方法,如熔化焊、固相连接、钎焊等。重点介绍了SiC颗粒及SiC纤维增强铝基复合材料的一些新型连接技术,并展望了SiC增强铝基复合材料连接技术的发展方向。     

浸渗时间对无压浸渗制备Al/SiCp陶瓷基复合材料的影响

本文采用无压浸渗法,研究浸渗时间对Al/SiCp陶瓷基复合材料组织、致密度、硬度的影响。浸渗保温时间1h,能浸透,但致密度差,硬度低。保温时间3h,发生粉化现象。结果表明浸渗保温时间2h是无压浸渗较好的工艺参数。     

Mg对无压渗透制备Al/SiCp陶瓷基复合材料的影响

本文采用无压浸渗法,研究了Mg对Al/SiC.(SiC体积分数为40%-70%)陶瓷基复合材料制备及组织影响.结果表明,Al浸渗液中添加Mg可以显著提高铝液的浸润性,因为Mg扩散并富集于Al/SiCp界面,通过界面反应促使Al2O3膜的破裂降低界面张力,增加了铝合金液的流动性,而且Mg与骨架孔隙内的气氛反应形成负压,促...     

无压浸渗法制备不同体积分数及梯度SiCp/Al复合材料

选用不同粒径大小的SiC颗粒,并通过对颗粒分布的有效控制,采用无压浸渗工艺制备了不同体积分数(15%～65%)的SiCp/Al复合材料,并在此基础上试制了梯度SiCp/Al复合材料.运用OM,XRD等手段对所制备的复合材料进行了显微组织观察与成分分析,并对选定体积分数的复合材料进行了密度以及力学测试.研究结果表明,无压浸渗工艺下不同体积分数的SiCp/Al复合材料组织均匀、致密,力学性能良好;具有梯度结构的SiCp/Al复合材料层间结合良好,没有层间剥离现象.     

不同体积分数SiC_p/Al复合材料薄壁板的变形仿真

应用ABAQUS软件对SiC_p/Al复合材料薄壁板的变形进行仿真研究,得出了载荷施加位置、SiC颗粒体积分数对SiC_p/Al复合材料薄壁板变形及应力的影响规律。结果表明:随载荷施加位置沿约束方向从薄壁板的中间向端部移动,薄壁板的最大变形和最大应力增加趋势越来越明显;随着载荷施加位置距约束端距离的增加,薄壁板的最大变形和最大应力呈增加趋势。随着SiC颗粒体积分数从5%增加到40%,薄壁板的变形和应力均变化不大,当体积分数从40%增加到56%时,应力明显减小,载荷作用位置距离约束端越远,最大变形减小的趋势越大。     

SiC／Al复合材料的摩擦学特征

综合评述了ＳｉＣ（颗粒、晶须）增强铝复合材料摩擦磨损行为，讨论了增强体的几何形状，位向，含量，尺寸和种类以及材料的热处理制度，载荷和滑动速度对磨损行为的影响，对磨损机制的综合分析指出，金属基复合材料中的磨损，主要是磨粒磨损和粘着磨损，而亚表层裂纹的形成和扩展引起的脱层是磨损的本质所在。