【附图说明】
[0035]图1为实施例1-14的声-热耦合调控焊接高硅铝合金示意图
[0036]图2为以Zn-Al系合金为钎料，使用声_热耦合调控焊接高硅铝合金后焊缝的微观组织结构图
【具体实施方式】
[0037]实施例1
[0038]—种声-热耦合调控形成颗粒增强焊缝的高硅铝合金焊接方法，利用超声波和外加热源的耦合使硅质量含量30%的高硅铝合金中的增强相Si颗粒进入焊缝，形成颗粒增强的复合焊缝结构，步骤如下:
[0039]—、焊接前用砂纸将钎料Sn9Zn和待焊硅质量含量30%的高硅铝合金表面的油杂物、氧化膜去除后，进行抛光，再用丙酮擦洗表面；
[0040]二、对步骤1)得到的待焊硅质量含量30%的高硅铝合金和钎料按图1所示的方式进行装夹；
[0041]三、将按步骤2)所装夹的待焊高硅铝合金和钎料用外加热源加热至预定温度320±10°C ；
[0042]四、按图1所示，大气环境下，外加超声作用，将超声头放置在高硅铝合金表面，在频率为100kHz、振幅为20 μ m的条件下，超声波处理50s，超声施加完毕，焊缝完成后停止加热，待焊缝冷却后关闭超声作用，得到复合焊缝组织的焊接接头，完成高硅铝合金的连接。
[0043]实施例2:本实施例与实施例1不同的是:步骤一 Sn-xZn钎料改为Zn_Al (x =0-50)钎料，加热至预定温度330-470±10°C，其它步骤与实施例一相同；
[0044]实施例3:本实施例与实施例一至二之一不同的是:步骤一钎料为Sn-1n，加热至预定温度70-270±10°C，其它与实施例一至二相同；
[0045]实施例4:本实施例与实施例一至三之一不同的是:步骤一钎料为Sn-Bi，加热至预定温度90-320±10°C。其它与实施例一至三相同；
[0046]实施例5:本实施例与实施例一至四之一不同的是:步骤一钎料Sn-Ag-Cu，加热至预定温度180-300±10°C。为其它与实施例一至四相同；
[0047]实施例6:本实施例与实施例一至五之一不同的是:步骤一钎料Sn-Pb，加热至预定温度130-280±10°C。其它与实施例一至五之一相同。
[0048]实施例7:本实施例与实施例一至六之一不同的是:步骤一钎料BA188Si (9-10.5)Mg(1-2)，加热至预定温度550-720±10°C。其它与实施例一至六之一相同；
[0049]实施例8:本实施例与实施例一至七之一不同的是:步骤一钎料锌箔。其它与实施例一至七之一相同；
[0050]实施例9:本实施例与实施例一至八之一不同的是:步骤一钎料锡箔。其它与实施例一至八之一相同。
[0051]实施例10:本实施例与实施例一至九之一不同的是:步骤四在频率为80kHz、振幅为16 μm的条件下，超声波处理50_150s。其它与实施例一至九之一相同。
[0052]实施例11:本实施例与实施例一至十之一不同的是:步骤四在频率为60kHz、振幅为12 μ m的条件下，超声波处理150-250S。其它与实施例一至十之一相同。
[0053]实施例12:本实施例与实施例一至^^一之一不同的是:步骤四在频率为40kHz、振幅为8μπι的条件下，超声波处理250-350S。其它与实施例一至九之一相同。
[0054]实施例13:本实施例与实施例一至十二之一不同的是:步骤四在频率为20kHz、振幅为1 ym的条件下，超声波处理350-500S。其它与实施例一至十二之一相同。
[0055]实施例14:本实施例与实施例一至十三之一不同的是:步骤一中硅质量含量为90wt%。其它与实施例一至十二之一相同。
[0056]实施例15:本实施例与实施例一至十四之一不同的是:步骤一中娃质量含量为10wt%。其它与实施例一至十二之一相同。
【主权项】
1.一种声-热耦合形成颗粒增强焊缝的高硅铝合金焊接方法，其特征在于，利用超声波和外加热源的耦合使高硅铝合金，高硅铝合金中的增强相Si进入焊缝，形成颗粒增强的复合焊缝结构，其步骤如下: 1)焊接前用砂纸将钎料和待焊高硅铝合金表面的油杂物、氧化膜去除后，进行抛光，再用丙酮擦洗表面； 2)对步骤1)得到的待焊高硅铝合金和钎料进行装夹； 3)将按步骤2)所装夹的待焊高硅铝合金和钎料用外加热源加热； 4)外加超声作用，将超声头放置在高硅铝合金表面，超声波处理，超声施加完毕，焊缝完成后停止加热，待焊缝冷却后关闭超声作用，得到复合焊缝组织的焊接接头，完成高硅铝合金的连接。2.根据权利要求1所述的声-热耦合形成颗粒增强焊缝的高硅铝合金焊接方法，其特征在于，步骤 1)所述钎料可选为 Ζη-χΑ1，X = 0-50 ;Sn_xZn，x = 0-80 ;Sn_In ;Sn_Bi ；Sn-Ag-Cu ；Sn-Pb 或 BA188Si(9-10.5)Mg(1-2)。3.根据权利要求1所述的声-热耦合形成颗粒增强焊缝的高硅铝合金焊接方法，其特征在于，步骤1)所述高硅铝合金中，硅质量含量为10% -90%。4.根据权利要求1所述的声-热耦合形成颗粒增强焊缝的高硅铝合金焊接方法，其特征在于， (1)步骤1)所述钎料可选为Zn-xAl，X= 0-50时，所需加热到的预定温度为330-470 ± 10 °C ； (2)步骤1)所述钎料可选Sn-xZn，x= 0-80时，所需加热到的预定温度为150-280±10°C ； (3)步骤1)所述钎料可选Sn-1n时，所需加热到的预定温度为70-270±10°C； (4)步骤1)所述钎料可选Sn-Bi时，所需加热到的预定温度为90-330±10°C； (5)步骤1)所述钎料可选Sn-Ag-Cu时，所需加热到的预定温度为180-300±10°C； (6)步骤1)所述钎料可选BA188Si(9-10.5)Mg(l-2)时，所需加热到的预定温度为550-720±10°C ； (7)步骤1)所述钎料可选Sn-Pb时，所需加热到的预定温度为130-330±10°C。5.根据权利要求1所述的声-热耦合形成颗粒增强焊缝的高硅铝合金焊接方法，其特征在于， (1)步骤1)所述钎料选为Zn-xAl，当X= 0时，为纯锌，形态为箔状或片状； (2)步骤1)所述钎料选为Sn-xZn时，当x= 0时，为纯锡，形态为箔状或片状。6.根据权利要求1所述的声-热耦合形成颗粒增强焊缝的高硅铝合金焊接方法，其特征在于，步骤3)所述外加热源，选用电弧、激光、电子束或通过热传导和热辐射使待焊件和钎料加热到预定温度。7.根据权利要求2所述的声-热耦合形成颗粒增强焊缝的高硅铝合金焊接方法，其特征在于，所述 BA188Si(9-10.5) Mg (1-2)熔点为 591。。。8.根据权利要求1所述的声-热耦合形成颗粒增强焊缝的高硅铝合金焊接方法，其特征在于，步骤1)在所述大气环境下，外加超声作用。9.根据权利要求1所述的声-热耦合形成颗粒增强焊缝的高硅铝合金焊接方法，其特征在于，步骤4)所述超声频率为20?100kHz，超声振幅为1?20 μ m。10.根据权利要求1所述的声-热耦合形成颗粒增强焊缝的高硅铝合金焊接方法，其特征在于，步骤4)所述超声波处理0.5?500s。
【专利摘要】本发明属于材料焊接与连接技术领域，具体地涉及是一种多物理场耦合形成颗粒增强焊缝的高硅铝合金焊接方法。本发明是要解决在焊接高硅铝合金的过程中，由于铝和氧亲和力强而产生的难熔物氧化膜对焊缝熔合的不利影响，以及高硅铝合金中含有大量的硅所导致的硅裂和团聚长大等问题。本发明方法为：使用钎料，大气条件下，外加热源和超声作用，对高硅铝合金进行中低温焊接，通过声-热耦合使高硅铝合金中的增强相Si进入焊缝，形成颗粒增强的复合焊缝结构，进而实现难焊的高硅铝合金的高强、可靠连接。
【IPC分类】B23K1/06, B23K103/10, B23K1/20, B23K1/19
【公开号】CN105269105
【申请号】CN201510874390
【发明人】王谦, 朱琳, 周小玉
【申请人】天津理工大学
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年12月3日