Al-Si-Cu-Zn急冷钎料钎焊铝及铝合金的界面结构及强度

采用Al70Si7.5Cu20Zn2.5和Al65Si10Cu20Zn5两种急冷钎料钎焊L2纯铝和6063铝合金,研究钎焊接头的界面微观结构和力学性能.结果表明,急冷钎料钎焊接头由母材、界面区和钎缝中心组成.界面区为αAl固溶体,钎缝中心组织为αAl固溶体 θ(Al2Cu)相 Si相.采用Al65Si10Cu20Zn5急冷钎料钎焊的接头抗剪强度均高于Al70Si-7.5Cu20Zn2.5急冷钎料钎焊的接头强度;匹配氯化物钎剂钎焊的接头强度均高于氟化物钎剂.在相同的工艺条件下,采用急冷钎料钎焊的L2纯铝接头,其抗剪强度都明显高于相应的常规钎料,其增加值在40%左右.     

Al-Si-Ge-Zn钎料钎焊6061铝合金接头组织与性能分析

采用新型Al-Si-Ge-Zn钎料钎焊6061铝合金,对钎料及钎焊接头的组织和性能进行了分析,并与Al-Si-Zn和Al-Si-Ge钎料进行了对比. 结果表明,Al-Si-Ge钎料熔点较低,但高的Ge元素含量促使钎缝中形成粗大的脆性初生GeSi相,恶化了钎焊接头组织和性能;Al-Si-Zn钎料由于Zn元素含量较高,引起钎缝中Si元素偏析聚集为大片状,严重影响钎焊接头的力学性能;向Al-Si共晶中添加适量的Ge和Zn元素,维持了较低的钎料熔化温度,同时细化了钎料合金的显微组织,脆性初生GeSi相和片状硅相消失,细小分散的锗,硅固溶体相均匀分布在α-Al基体中. 采用Al-Si-Ge-Zn钎料钎焊6061铝合金,钎焊接头抗剪强度最大.     

Al元素对Zn-Al钎料钎焊2A01铝合金性能的影响

研究了Al元素对Zn-Al钎料钎焊2A01铝合金性能的影响.钎料润湿性试验结果表明,随着钎料中Al元素含量的增加,钎料在2A01铝合金表面的铺展性能提高,Al元素含量为12%(质量分数)时,铺展面积达到最大,继续增加钎料中Al元素含量,铺展性能降低.钎料中Al元素含量在8%~15%范围内时,钎料均具有良好的铺展性能.钎焊接头力学性能试验结果表明,随着钎料中Al元素含量的增加,钎缝中铝基固溶体强化相数量增加,对接钎焊接头强度提高,钎料中Al元素含量为8%时,钎焊接头强度达到最高,继续增加Al元素含量,钎缝中的枝状共析组织变得粗大,与其周围组织容易产生应力集中,萌生裂纹,对应的钎焊接头强度降低.综合考虑钎料的铺展性能以及钎焊接头力学性能,92Zn-8Al钎料钎焊2A01铝合金性能最佳.     

Study on Microstructure of 6061 Aluminum Alloy Brazed with Al-Si-Zn Filler Metals Bearing Sr and Ti

制备了Sr及Ti变质的Al-Si-Zn钎料,并将其应用于6061铝合金的钎焊,研究Sr及Ti对Al-Si-Zn钎料6061铝合金钎焊性能的影响。结果表明：锌的加入使得钎料熔点由铝硅共晶温度下降至520 ℃左右。添加少量改性元素Sr及细化晶粒元素Ti,极大优化了钎料中Al-Si共晶的形态与分布,同时也细化了钎料中的α-Al固溶体。向钎料中添加0.08%Ti元素,使得原来Al-Si-Zn-Sr-0.04Ti钎料钎缝中大块团簇状的铝硅共晶均匀分布于α-Al固溶体之间。在6061铝合金钎的焊界面处可以发现较为明显的过渡层,由于钎焊过程中母材元素发生了向钎料中扩散,母材中的锰元素与钎料中的铁杂质生成块状锰铁相避免了针状β-Fe的生成     

3003铝合金中温钎焊接头力学性能与显微组织

采用不同Al元素含量的中温Zn-Al钎料钎焊3003铝合金,研究了钎焊接头的力学性能及显微组织.结果表明,使用改进的CsF-AlF3钎剂,Zn-Al钎料在3003铝合金上具有良好的铺展性能.随着Al元素含量的增加,钎料在3003铝合金上的铺展性能明显改善,当Al元素含量为15%(质量分数)时铺展面积达到最大.且钎焊接头...     

超声波辅助钎焊镁铝异种金属接头微观组织研究

铝合金和镁合金都具有密度小,比强度高等优点,在航天、航空等行业得到了广泛的应用。但这两种金属焊接时极易生成脆性的金属间化合物,使其很难获得性能优良的接头。在钎焊时,如何选择钎料避免有害金属间化合物的生成,是获得铝/镁异种金属优质接头的关键。为此本文选用了Sn基和Zn基两种钎料,在大气下采用超声波辅助钎焊技术进行了6063铝合金/AZ31B镁合金的焊接,通过OM、SEM以及EDS能谱对比分析了两种钎料钎焊接头组织。实验结果表明,采用Sn基钎料,钎焊接头不会生成Mg-Al脆性金属间化合物,钎缝中会溶解Al元素,Al元素以Al基固溶体相和Ag（Al）相形式存在于钎焊接头中,并且在超声波作用时间达到4.5s时,Al元素均匀分布在整个钎缝中。采用Zn基钎料,钎焊接头中有大量脆性Mg/Al金属间化合物生成,同时在钎缝组织晶界处有第二相低熔点Sn颗粒的弥散分布。     

Cu、Zn、La对Al-Si基钎料钎焊性能的影响

使用正交试验法设计9组添加不同含量Cu、Zn、La元素的Al-4Si基钎料,分析了钎料对LF6铝合金润湿性的影响,并采用润湿性最好的钎料对LF6铝合金进行炉中钎焊,测试了接头剪切强度。结果表明,钎料组织由α-Al基体相、初晶Si相、Al2Cu(θ)相及La Si相组成,并且随着La含量的增加,钎料中初晶Si相成形更加良好;随着Zn含量的增加,钎料中的Al2Cu(θ)相的形状由网状转变为多边形块状。La元素对钎料的铺展性影响较大,Cu元素其次,Zn元素相对比较弱。由正交试验得出6号钎料Al-4Si-15Cu-35Zn-0.2La的铺展面积最大,为226.87 mm~2,钎料液相线为499℃,在530℃保温15 min条件下LF6铝合金钎焊接头平均剪切强度为101.03 MPa。     

填充泡沫Ti/AlSiMg的SiC陶瓷钎焊接头的组织与性能

为丰富SiC陶瓷钎焊所用钎料的设计思路,提出了一种泡沫Ti/AlSiMg新型复合钎料,通过Ti元素的溶入提高钎料与SiC陶瓷之间的界面结合力,利用泡沫Ti与Al基钎料之间的界面反应获得原位增强的钎缝,从而提升接头力学性能. 采用钎焊温度700 ℃、保温时间60 min和焊接压力10 MPa进行SiC陶瓷真空钎焊,利用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射、电子探针和万能试验机对接头组织、成分和性能进行分析,探索泡沫Ti/AlSiMg复合钎料在SiC陶瓷钎焊中的可用性. 结果表明,填充泡沫Ti/AlSiMg复合钎料所得接头结构为SiC/Al/Ti(Al,Si)₃/Ti(Al,Si)₃原位增强Ti基钎缝/ Ti(Al,Si)₃/Al/SiC,断裂发生在铝合金界面层和SiC陶瓷之间,Ti元素的溶入提高了铝合金界面层与SiC陶瓷之间的界面结合力,接头抗剪强度达111 MPa.     

钎焊时间对SiC_P/Al6063复合材料真空钎焊组织性能影响

采用Al5Si28Cu2.5Ti钎料,在真空钎焊炉中钎焊Si CP为55%的Si CP/Al6063铝基复合材料,钎焊温度580℃,研究了钎焊时间对接头组织性能的影响.结果表明,钎焊时间20 min时钎缝存在大量的共晶组织,界面结合强度低,钎焊时间60 min时共晶组织消失,钎缝中有网状脆性相析出,碳化物有偏聚现象,界面有微裂纹,接头性能不好,钎焊时间40 min接头的组织性能最好,抗剪强度为96 MPa.     

母材微量元素对6063铝合金接触反应钎焊的影响

采用铜中间层对6063铝合金进行了接触反应钎焊连接,分析了接头的典型界面结构,着重研究了铝合金母材中微量元素对界面及接头力学性能的影响行为.结果表明,接头界面相主要有Al2Cu,α-Al,Mg2Si,ω-FeCu2Al7.Fe元素导致较高连接温度下ω-FeCu2Al7板条相的生成,影响接头强度.Mg,Si元素以Mg2Si形式富集在钎缝中心,并随保温时间的延长而加剧富集.接头抗剪强度受控于界面产物的种类及形貌、等温凝固的程度.在570℃/60min时接头平均抗剪切强度最高,可达105.3MPa.     

包覆钎料铝-钢螺柱焊接头组织及性能

采用包覆钎料感应加热方法,以AlSi钎料作为焊缝填充金属,对Q235钢螺柱和6061铝合金进行钎焊.利用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析等表征方法,对接头的组织、成分和相组成等进行了分析.结果表明,AlSi钎料与铝母材反应充分,Si元素扩散至铝母材形成针叶状的共晶组织,焊缝近钢侧生成一条狭窄连续的Fe-Al金属间化合物,并沿垂直于铝基体的方向生成出胞状晶,金属间化合物层由Fe2Al5和FeAl3的混合相组织组成.力学性能测试表明,接头的抗剪强度最大为65 MPa,近钢侧金属间化合物的显微硬度值较高,接头断裂在金属间化合物区域,属于延性断裂.     

Mechanisms of joining aluminium A6061-T6 and titanium Ti–6Al–4V alloys by cold metal transfer technology

Abstract

Cold metal transfer (CMT) welding–brazing joining of Ti6Al4V and Al A6061-T6 was carried out using AlSi₅ wire. The joining mechanisms and mechanical properties of the joints were identified and characterised by scanning electron microscope, energy dispersive spectroscopy and tensile–shear tests. Desired CMT joints with satisfied weld appearances and mechanical properties were achieved by overlapping Ti on the top of Al. The joints had dual characteristics of a welding joint on the aluminium side and a brazing joint on the titanium side. Three brazing interfaces were formed for the joint, which increased the strength of the joint. An intermetallic compound layer was formed at the brazing interface, which included Ti₃Al, TiAl and TiAl₃. Two different fracture modes were also observed: one fractured at the welding/brazing interface and weld metal and the other at the Al heat affected zone (HAZ). Clearly, the joints fractured at the Al HAZ had higher tensile strength than those fractured at the welding/brazing interface and weld metal.     

Corrosion behaviors of Al-Si-Cu-based filler metals and 6061-T6 brazements

The corrosion behaviors of a series of Al-Si-Cu-based filler metals and the 6061-T6 butt joints brazed with these filler metals are evaluated by polarization tests and immersion tests in a 3.5% NaCl aqueous solution. For comparison, a traditional Al-12Si filler metal is also employed. The results indicate that the Al-Si-Cu-based filler metals before brazing possess much higher corrosion current densities and pitting tendencies than the Al-12Si filler metal. However, brazing of the 6061-T6 alloy with an Al-12Si filler metal produces a wider butt joint, which, in this case, creates a more extensive corrosion region. Severe galvanic corrosion occurs at the 6061-T6 joints when brazed with Al-Si-Cu-based filler metals. However, in the case of the 6061-T6/Al-12Si brazements, selective corrosion of the Al-12Si eutectic phase can be observed. The bonding strengths of the 6061-T6 butt joints brazed with various filler metals are also measured before and after the immersion tests.     

Microstructure and mechanical properties of AlSiCu_(10-10) filler meter brazing 6063 aluminum alloy

AlSiCu_(10-10) flame brazing 6063 aluminum alloy was rearched,and microstructure and mechanical properties of brazed joints were tested in the experiments. The interfacial microstructures and brazing phases of brazed joints were analyzed by scanning electron microscopy( SEM) and X-ray energy dispersive spectroscopy( EDS). The strength of brazed joints was aquired by tensile test. The results show that the AlCu_2 and Mg_2 Si phases were formed in the brazing seam,the former is the brittle phase,the Mg_2 Si phases is considered to be the strengthening phase of the aluminum alloy,which can reduce the brittleness caused by AlCu_2. The average tensile strength of brazed butt joint was 115 MPa,and the average shear strength of brazed joint was 26 MPa. Finally,the fracture form and fracture morphology of the brazed joint were analyzed.     

Ni-34Ti钎料钎焊TiAl合金接头界面结构及性能

采用Ni-34Ti共晶钎料实现了TiAl合金的钎焊连接,分析了TiAl合金钎焊接头的界面结构,重点研究了钎焊温度对接头组织及性能的影响规律.结果表明,Ni-34Ti共晶钎料主要由TiNi相和TiNi3相组成,钎料熔点为1 120 ℃.不同钎焊温度下获得的接头界面组织均呈现对称特征,无气孔和裂纹等缺陷,接头中主要形成了TiNiAl2,B2,TiNiAl和TiNi2Al四种物相.Al元素在钎缝中的快速扩散,促进了钎缝中Ti-Ni-Al三元化合物的形成.钎焊温度为1 180 ℃保温10 min条件下,TiAl合金接头获得了最大的室温抗剪强度87 MPa.剪切过程中,裂纹容易在富含TiNi2Al相的区域产生和扩展,大量脆性TiNi2Al相的存在对接头的性能是有害的.     

搅拌针长度对搅拌摩擦搭接焊铝合金/钢异种材料接头组织性能的影响

通过搅拌摩擦搭接焊接6061铝合金/QP980钢异种材料,讨论了搅拌针长度（1.5和2.1 mm）对焊接接头组织和性能的影响。结果表明,6061铝合金/QP980钢搅拌摩擦搭接焊接头分为3层结构：上层为铝合金层,中间层为Fe、Al及金属间化合物混合层状结构,下层为钢层。其中,当搅拌针长2.1 mm时,铝合金层含有散落的钢碎片。在中间层检测到2种金属间化合物,靠近Al的深灰色层为Fe₄Al₁₃相,靠近钢的是Fe₂Al₅相。随着搅拌针长度的增加,接头的失效载荷从4 kN降低到3 kN。短探针焊接的接头在接合界面处断裂,而长探针焊接的接头在铝和钢的混合区断裂。孔洞缺陷和钢碎片是导致断裂位置发生变化的主要原因。此外,嵌入铝基体中的铁屑在变形过程中起应力集中和裂纹萌生的作用,降低了接头的力学性能。     

Cu含量对铝基钎料性能的影响

试验选用Al-11Si-0.3Cu、Al-11Si-4Cu和Al-11Si-10Cu三种铝基钎料,利用SDTQ600型差示扫描量热仪、Phillips X’Pert型X射线衍射仪和OLYMPUS型光学显微镜等分析Cu含量对钎料性能的影响。研究表明,三种钎料的基本组织为:基体α(Al)、共晶硅(α+Si)和少量初生硅;随着Cu含量的增加,Cu与Al之间形成的金属间化合物相的含量增加,钎料硬度随之增加。钎料熔化特性曲线表明,增加Cu含量能有效降低钎料的熔点,并使钎料凝固温度区间变窄。腐蚀试验表明随Cu含量的增加钎料腐蚀率增加。钎料的铺展面积受Cu饱和程度的影响,当Cu含量低于其在Al中溶解度时,随Cu含量增加,铺展面积增大;反之,铺展面积减小。     

Friction stir-induced brazing of Al/Mg lap joints with and without Zn interlayer

The interfacial structure and mechanical properties of Al/Mg joints with and without Zn interlayer by friction stir-induced brazing bond have been investigated. The results revealed that the formation of brittle Al–Mg intermetallics could be effectively suppressed by the addition of Zn interlayer and using appropriate welding parameters, which were replaced by α(Mg)+Mg–Zn and Al–Mg–Zn intermetallic. When rotation speed was further increased, Al–Mg intermetallics were formed again at the interface. The shear strength of Al/Mg joints with Zn interlayer was improved by up to ～25% in comparison with those of the joints without Zn interlayer. A mixture of ductility and cleavage fracture occurred on fracture surfaces of Zn-added joints which was different from the cleavage fracture feature of the direct joints.     

Zn-Al钎料钎焊Cu/Al接头组织和性能(英文)

使用不同成分的Zn-Al钎料对铜铝异种金属进行火焰钎焊,研究其力学性能。利用光学显微镜、扫描电镜和能谱研究不同Zn-Al钎料对Cu/Al钎焊接头钎焊性、力学性能及显微组织的影响。结果表明:随着Al含量的增加,Zn-Al钎料在Cu和Al上的铺展面积逐渐增大。当钎料中Al含量为15%时,Cu/Al接头的抗剪强度达到最大值88MPa;随着组织的变化,钎缝硬度值呈现HV122到HV515不等的分布。另外,钎缝组织的成分主要为富Zn相和富Al相,但是当钎料中Al含量为2%和15%以上时,靠近Cu侧的界面处会分别形成CuZn3和Al2Cu两种完全不同的金属间化合物。研究Zn-Al钎料中铝含量对Cu/Al接头界面化合物类型的影响。