Page 112 - 机械工程材料2024年第十一期

邱玉洁，等： Al-Si-Cu-Ni钎料成分和钎焊温度对高硅铝合金/可伐合金钎焊接头性能的影响

最佳镍含量，并分析了钎焊温度对采用最佳成分钎 带机制备成宽度为25 mm、厚度为30~80 μm的箔状
料钎焊接头组织和抗剪强度的影响。 钎料。将铸态钎料打磨、抛光后，用体积分数25%
的HNO 3 溶液腐蚀 40 s，采用OLYMPUS光学显微
1 试样制备与试验方法
镜观察显微组织，采用能谱仪（EDS）进行微区成分
母材为喷射沉积法制备的硅质量分数为 50% 分析。使用STA449C型同步热分析仪在高纯氩气
的CE11高硅铝合金板（长沙博朗思达提供）和4J29 下对箔状钎料进行差示扫描量热分析，加热速率为
可伐合金板（沧州科威电子公司提供），化学成分 10 ℃ · min −1 。采用Luborsky平行板压弯法 ［18］ 对箔
如表 1 所示。钎料采用快速凝固法制备而成，名 状钎料进行脆韧性测试：将箔状钎料放在2个相互平
义成分为Al-7.5Si-23Cu-xNi（ x取 0，0.5，1.0，1.5， 行的压板之间，缓慢匀速移动一侧的压板，缩小两板
2.0，2.5，质量分数/%），原料为Al-20Si合金（纯度 间距离直至钎料折断。通过断裂应变的大小来判断
99.95%）、铝（纯 度 99.99%）、铜（纯 度 99.99%）、镍 脆韧性，断裂应变越大，韧性越好，若断裂应变为0，
表示材料呈脆性，韧性差。断裂应变的计算公式为
（纯 度 99.99%）。按名义成分配料，使用CXZG-1
d
t
t
型真空感应炉将原料熔炼获得铸态钎料，再以 ε f = /( - ) （1）
25 A · min −1 的速率将加热电流增加至75 A，对铸态 式中： ε f 为断裂应变； t为箔状钎料厚度；d为钎料折
钎料加热8~10 min后，采用NMS-II型氩气保护甩 断时两压板间距离。
表1 CE11高硅铝合金和4J29可伐合金的化学成分
Table 1 Chemical composition of CE11 high silicon alumimum alloy and 4J29 Kavor alloy

质量分数/%
合金
Co Ni Mn Si Mo Cu Cr Fe Mg Zn Al
可伐合金 16.80~17.80 28.50~29.50 0.50 0.30 0.20 0.20 0.20 余
高硅铝合金 1.36 50 1.65 0.27 0.91 余

将母材切割成尺寸为20 mm×10 mm×2 mm的 2 试验结果与讨论
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待焊试样，用400 、600 、800 、1000 砂纸逐级打磨
2.1 镍含量对钎料组织和性能的影响
母材，用1000 砂纸对箔状钎料轻微打磨去除氧化
#
2.1.1 熔化特性
膜。将打磨干净的母材及钎料放置于乙醇和丙酮的 由表2可知，镍含量的变化对箔状钎料的液/固
混合溶液中，超声清洗20 min，超声清洗3次 ［17］ 。将
相线温度影响较小，钎料的熔化温度区间较稳定。
母材和钎料进行搭接，搭接长度为6~8 mm，用夹具
根据焊接钎料的选用原则，应选择熔化温度区间尽
固定后放入OTL1200型真空管式炉中进行焊接试
量小，熔点相对较低的钎料，这样有利于焊接中钎料
验，真空度约为 1×10 − 3 Pa，焊接温度分别为 560，
的润湿和铺展。当镍质量分数为2.0%时，箔状钎料
570，580，590，600 ℃（超过600 ℃高硅铝合金会出
的熔化温度区间最小，熔点最低。
现渗铝现象，破坏其结构），保温时间为30 min，随炉
表2 不同镍质量分数钎料的液/固相线温度和熔化温度区间
冷却。 Table 2 Liquid/solid phase line temperatures and fusion
在钎焊接头中部截取金相试样，采用 temperature zone of brazing alloys with
OLYMPUS 倒置式光学显微镜和 Philips Quanta different Ni mass fractions
200型扫描电镜（SEM）观察接头的显微组织，并用 镍质量分数/ 固相线温度/ 液相线温度/ 熔化温度区间/
SEM附带的EDS进行元素面扫描。使用CMT5105 % ℃ ℃ ℃
型万能拉伸试验机测试钎焊接头的抗剪强度，载荷 0 519.5 532.8 13.3

为 20 kN，剪切速度为 0.1 mm · min − 1 。按照GJB 0.5 519.1 537.2 18.1
548B—2005，在待焊高硅铝合金表面加工出直径为 1.0 519.7 533.3 13.6
2 mm的通孔，随后与未打孔的可伐合金通过箔状钎 1.5 518.8 532.5 13.7
料进行焊接，然后用ZQJ-530型氦质谱检漏仪测试 2.0 519.7 532.3 12.6
接头的气密性。 2.5 519.3 533.4 14.1

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