一种SiC颗粒增强铝基复合材料的钎焊方法与流程

文档序号:12363048阅读:412来源:国知局

本发明涉及SiC颗粒增强铝基复合材料焊接技术领域,尤其涉及一种SiC颗粒增强铝基复合材料钎焊方法。



背景技术:

SiCp/Al复合材料是一种能满足特殊物理性能要求的轻型复合材料,具有比强度高、比刚度高、弹性模量高等优异性能,广泛应用于航空航天、军事武器、汽车电子、体育器材等领域。SiCp/Al的基体和增强相在物理与化学性质上的巨大差异,使得其连接特性明显不同于基体金属材料和陶瓷材料,焊接性能很差,使得SiCp/Al-MMCs在很多领域中的应用都受到限制。因此,研制一种适用于SiCp/Al复合材料的焊接方法成为本领域急需解决的问题。



技术实现要素:

本发明提出了一种SiC颗粒增强铝基复合材料钎焊方法,采用铝硅镁钎料结合使用真空钎焊方法,克服了SiC颗粒增强铝基复合材料表面结合力差的缺点,提高了焊缝结合力,剪切强度高达65.9MPa,工艺简单,容易操作。

本发明提出的一种SiC颗粒增强铝基复合材料钎焊方法,包括如下步骤:

S1、将SiC颗粒增强铝基复合材料放入水中,进行磨削,超声洗涤,在真空条件下室温干燥得到预焊基材;

S2、将铝硅镁钎料进行表面打磨,洗涤,干燥得到焊接钎料;

S3、将真空钎焊炉抽至真空,将预焊基体和焊接钎料转配后放入真空钎焊炉;

S4:S4:将真空钎焊炉升温至580-600℃,保温25-35min,钎焊过程中在焊接接头加以恒定压力,随炉冷却,完成焊接得到焊件。

优选地,在S2中,铝硅镁钎料组分按重量百分比包括:Si 10-13%,Mg 1-2%,Ti 3-5%,余量为Al。

优选地,在S2中,铝硅镁钎料组分按重量百分比包括:Si 12%,Mg 1.5%,Ti 4%,Al 82.5%。

优选地,在S4中,钎焊过程中在焊接接头施以7-8MPa的恒定压力。

优选地,在S4中,升温速率为30℃/min。

优选地,在S1中,超声洗涤在丙酮和/酒精溶液中进行,超声时间为20-30min。

优选地,在S1中,SiC颗粒增强铝基复合材料放入水中,用水铺展开SiC磨削粉末,先使用粗粒度的磨削粉,再使用细粒度的磨削粉对SiC颗粒增强铝基复合材料进行磨削。

优选地,在S2中,铝硅镁钎料用砂纸打磨,丙酮清洗。

优选地,在S2中,钎料在室温下干燥。

优选地,在S1中,SiC颗粒增强铝基复合材料在打磨清洗后表面进行镀铜或镀镍。

优选地,在S3中,真空钎焊炉中真空度为5.5×10-3~7.5×10-3Pa。

本发明采用铝硅镁钎料焊接SiC颗粒增强铝基复合材料基材,Al-Si-Mg的熔点低,加入Ti元素作为钎料的活性元素,钎料能够快速凝固甩带成型,箔片厚度为50μm左右,固-液相线温度区间为545~569℃,焊接时不会对母体材料造成损坏,Ti元素改善了钎料和SiC颗粒增强铝基复合材料接触表面张力,有助于钎料在基材表面铺展,提高了焊金属与基材的结合力,提高焊缝的力学性能;在真空钎焊前,对SiC颗粒增强铝基复合材料进行镀铜或锡,改进了其表面张力,提高SiC颗粒表面金属镀层的牢固性和稳定性,控制合理的升温速度,保证焊件析出的气体被充分抽出,同时要使焊件整体受热均匀,保证钎料熔化时基材内外温度基本一致,使毛细作用能有效发挥,以减小或防止骤热产生的应力而引起变形;采用逐步升温后保温,减小基材和钎料的温度梯度,使焊件各部分的温度得以均匀,使钎料的内外层均匀熔化填充接缝,提高焊接质量。

具体实施方式

下面,通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

一种SiC颗粒增强铝基复合材料钎焊方法,包括如下步骤:

S1、将SiC颗粒增强铝基复合材料放入水中,进行磨削,超声洗涤,在真空条件下室温干燥得到预焊基材;

S2、将铝硅镁钎料进行表面打磨,洗涤,干燥得到焊接钎料;

S3、将真空钎焊炉抽至真空,将预焊基体和焊接钎料转配后放入真空钎焊炉;

S4:将真空钎焊炉升温至590℃,保温30min,钎焊过程中在焊接接头加以恒定压力,随炉冷却,完成焊接得到焊件。

实施例2

一种SiC颗粒增强铝基复合材料钎焊方法,包括如下步骤:

S1、将SiC颗粒增强铝基复合材料放入水中,进行磨削,超声洗涤,在真空条件下室温干燥得到预焊基材;

S2、将铝硅镁钎料进行表面打磨,洗涤,干燥得到焊接钎料;

S3、将真空钎焊炉抽至真空,将预焊基体和焊接钎料转配后放入真空钎焊炉;

S4:将真空钎焊炉升温至580℃,保温35min,钎焊过程中在焊接接头加以恒定压力,随炉冷却,完成焊接得到焊件;

铝硅镁钎料组分按重量百分比包括:Si 12%,Mg 1.5%,Ti 4%,Al 82.5%。

实施例3

一种SiC颗粒增强铝基复合材料钎焊方法,包括如下步骤:

S1、将SiC颗粒增强铝基复合材料放入水中,进行磨削,在丙酮溶液中超声洗涤20min,在真空条件下室温干燥得到预焊基材;

S2、将铝硅镁钎料表面用砂纸打磨,用丙酮洗涤,干燥得到焊接钎料;

S3、将真空钎焊炉抽至真空,将预焊基体和焊接钎料转配后放入真空钎焊炉;

S4:将真空钎焊炉升温至600℃,保温25min,钎焊过程中在焊接接头加以恒定压力,随炉冷却,完成焊接得到焊件;

在S2中,铝硅镁钎料组分按重量百分比包括:Si 10%,Mg 2%,Ti 3%,Al 85%。

实施例4

一种SiC颗粒增强铝基复合材料钎焊方法,包括如下步骤:

S1、将SiC颗粒增强铝基复合材料放入水中,用水铺展开SiC磨削粉末,先使用粗粒度的磨削粉,再使用细粒度的磨削粉进行磨削,在酒精溶液中超声洗涤30min,在真空条件下室温干燥得到预焊基材;

S2、将铝硅镁钎料表面用砂纸打磨,用丙酮洗涤,室温条件下干燥得到焊接钎料;

S3、将真空钎焊炉抽至真空度为7.5×10-3Pa,将预焊基体和焊接钎料转配后放入真空钎焊炉;

S4:将真空钎焊炉升温至585℃,升温速度为30℃/min,并在保温32min,钎焊过程中在焊接接头施以7MPa的恒定压力,随炉冷却,完成焊接得到焊件;

在S2中,铝硅镁钎料组分按重量百分比包括:Si 13%,Mg 1%,Ti5%,Al 81%。

实施例4镀层接头的最大剪切强度为51.2MPa。

实施例5

一种SiC颗粒增强铝基复合材料钎焊方法,包括如下步骤:

S1、、将SiC颗粒增强铝基复合材料放入水中,用水铺展开SiC磨削粉末,先使用粗粒度的磨削粉,再使用细粒度的磨削粉进行磨削,在酒精溶液中超声洗涤30min,在真空条件下室温干燥得到预焊基材;

S2、将铝硅镁钎料表面用砂纸打磨,用丙酮洗涤,室温条件下干燥得到焊接钎料;

S3、将真空钎焊炉抽至真空度为7.5×10-3MPa,将预焊基体和焊接钎料转配后放入真空钎焊炉;

S4:将真空钎焊炉升温至590℃,升温速度为30℃/min,保温30min,钎焊过程中在焊接接头施以8MPa的恒定压力,随炉冷却,完成焊接得到焊件;

在S2中,铝硅镁钎料组分按重量百分比包括:Si 12%,Mg 2%,Ti 4%,Al 82%。

实施例5镀层接头的最大剪切强度为65.9MPa。

以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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