专利名称：一种预置镁基非晶态中间层的zl203铝合金焊接新方法
技术领域：
本发明涉及铝合金焊接领域，特指一种预置镁基非晶态中间层的ZL203铝合金焊接新方法。
背景技术：
由于铝及铝合金的熔点低，与硬钎料的熔化温度十分的接近，所以铝及铝合金钎焊时可选用的温度范围很窄，铝及铝合金的钎焊过程难以控制。钎焊过程中，温度的控制稍有不当就容易造成母材过烧甚至熔化，一些热处理强化的铝合金，会因钎焊加热而引起过时效或退火等软化现象，导致钎焊接头力学性能的降低。且铝及铝合金钎焊接头的耐蚀性易受到钎料和钎剂的影响。铝及铝合金的电极电位与钎料相差很大，使接头的耐蚀性降低，尤其是对软钎焊接头的影响更为明显。此外，铝及铝合金钎焊中采用的大部分钎剂都具有强烈的腐蚀性，即使钎焊后进行了清理，也不会完全消除钎剂对接头耐蚀性的影响。 因此，研制高质量的焊接材料对促进铝合金焊接技术的发展同样具有重要意义。基于以上原因，本发明开发出一种预置镁基非晶态中间层的ZL203铝合金焊接新方法，经过查询，未见有相关专利发表。
发明内容
本发明开发出一种预置镁基非晶态中间层的ZL203铝合金焊接新方法，其特征为将自行浇注的ZL203铝铜合金试样切割锯成长35mm、宽15mm、厚15mm的块体，然后对试样的待焊表面用150#，400#，600#水磨砂纸进行逐级打磨，除去其表面的氧化膜且待焊表面平整后用丙酮溶液浸泡，超声波清洗仪清洗15分钟，除去油污等杂质后用电吹风快速吹干。为保证接头受力均匀，选用对接接头的形式对铝铜合金进行焊接，焊接接头如图I所
/Jn o在高纯氩气保护下的电阻炉中护散焊接ZL203铝合金。扩散焊接材料准备好后将电阻炉进行升温，保持升温速率在25°C /min，待温度升高到350°C时，用夹具将镁基非晶态Mg65Cu2tlAl5Yltl合金夹入ZL203铝合金柱状材料之间，然后放进电阻炉中，放进去前先通入氩气约2min，确保夹具内的空气完全驱除。待升至距扩散焊接温度3°C左右时调节调压器，使之在扩散焊接温度上下波动不超过正负2°C，在该温度下以一定的压力保温一段时间，然后将扩散焊接后的材料取出空冷至室温。本发明以镁基非晶态Mg65Cu2tlAl5Yltl合金为中间层，在一定的压力下、不同的焊接温度及保温时间的工艺方法条件下经过多次试验，确定扩散焊接的最佳参数为压力0. 5MPa、升温速率25V /min、焊接温度为510°C、保温时间20min，此时ZL203镁合金接头的抗拉强度达到最大值185MPa，ZL203镁合金本体强度为180-190MPa，说明采用本发明扩散焊接铝铜合金完全达到要求。从图中可以看出两种非晶钎料均与基体形成有效的结合。由图2(a)和图2(b)可以看出非晶钎料均与基体形成了锯齿状界面，界面结合紧密，无气孔、裂纹、未钎着等缺陷，钎料和母材合金元素相互扩散较充分，不仅接触界面上有原子扩散，而且在体积方向上也有原子扩散，钎焊接头主要由中间钎料残余层和扩散区组成。在母材基体深度方向合金元素并非呈平面推进形式，而明显表现为沿晶界优先扩散，其扩散速度较快。同时钎焊过程中也存在着合金元素的晶内扩散，但其扩散速度较慢。这是因为从晶体学结构上讲，晶界处包含大量的金属学缺陷，晶格畸变比较严重，从而大大增加了这些区域内原子的能量，使其具有较高的跳动频率。在500°C钎焊时，焊缝两侧的基体基本呈现平直化状态，如图2(c)所示。对于既定的中间层，温度越高，母材的溶解速率越快，并使液相区宽度迅速达到较大的饱和宽度。可见，连接界面在低温时凸凹、高温时平直化的原因在于温度较低时局部压缩塑性变形及液相中间层对母材的熔解作用贡献小，不能有效的熔解母材表面的局部凸凹；而当温度升高时，母材在钎料中的溶解度升高，熔解速率加快，界面趋于平直化。随着温度升高到510°C，钎料残余层厚度明显变窄如图2(d)所示。众所可知，扩散系数是呈指数关系，温度越高，原子的能量越大，越容易迁移，扩散系数越大。因此，随着钎焊温度升高，基体与钎料之间的扩散作用加强，致使焊缝残余层含有的脆性化合物减少和增加了其扩散深度。
图I焊接接头设计 图2焊接接头微观形貌 X250(B)Mg65Cu20Al5Y10非晶态中间层在480°C试验条件下的接头形貌；(b)Mg65Cu20Al5Y10非晶态中间层在490°C试验条件下的接头形貌；(C)Mg65Cu20Al5Y10非晶态中间层在500°C试验条件下的接头形貌；((I)Mg65Cu20Al5Y10非晶态中间层在510°C试验条件下的接头形貌。
具体实施例方式实施例将自行浇注的ZL203铝铜合金试样切割锯成长35mm、宽15mm、厚15mm的块体，然后对试样的待焊表面用150#，400#，600#水磨砂纸进行逐级打磨，除去其表面的氧化膜且待焊表面平整后用丙酮溶液浸泡，超声波清洗仪清洗15分钟，除去油污等杂质后用电吹风快速吹干。为保证接头受力均匀，选用对接接头的形式对铝铜合金进行焊接。在高纯氩气保护下的电阻炉中扩散焊接ZL203铝合金。扩散焊接材料准备好后将电阻炉进行升温，保持升温速率在25°C/min左右，待温度升高到350°C左右时，用夹具将镁基非晶态Mg65Cu2tlAl5Yltl合金夹入ZL203铝合金柱状材料之间，然后放进电阻炉中，放进去前先通入氩气约2min，确保夹具内的空气完全驱除。待升至距扩散焊接温度3°C左右时调节调压器，使之在扩散焊接温度上下波动不超过正负2°C，在该温度下以一定的压力保温一段时间，然后将扩散焊接后的材料取出空冷至室温。本发明以镁基非晶态Mg65Cu2tlAl5Yltl合金为中间层，在一定的压力下、不同的焊接温度及保温时间的工艺方法条件下经过多次试验，确定扩散焊接的最佳参数为压力0. 5MPa、升温速率25°C /min、焊接温度为510°C、保温时间20min，此时ZL203镁合金接头的抗拉强度达到最大值185MPa，ZL203镁合金本体强度为180-190MPa，说明采用本发明扩散焊接铝铜合金完全达到要求。
权利要求
1.一种预置镁基非晶态中间层的ZL203铝合金焊接新方法，其特征为将自行浇注的ZL203铝铜合金试样切割锯成长35mm、宽15mm、厚15mm的块体，然后对试样的待焊表面用150#, 400#, 600#水磨砂纸进行逐级打磨，除去其表面的氧化膜且待焊表面平整后用丙酮溶液浸泡，超声波清洗仪清洗15分钟，除去油污等杂质后用电吹风快速吹干。
2.根据权利要求I所述一种预置镁基非晶态中间层的ZL203铝合金焊接新方法，扩散焊接的最佳参数为压力0. 5Mpa、升温速率25°C /min、焊接温度为510°C、保温时间20min，此时ZL203铝铜合金接头的抗拉强度达到最大值185MPa，ZL203铝铜合金本体强度为180-190MPa，说明采用本发明扩散焊接铝铜合金完全达到要求。
全文摘要
一种预置镁基非晶态中间层的ZL203铝合金焊接新方法，属于铝合金焊接领域，其特征为将自行浇注的ZL203铝铜合金试样切割锯成长35mm、宽15mm、厚15mm的块体，然后对试样的待焊表面进行打磨，除去表面氧化膜。为保证接头受力均匀，选用对接接头的形式对铝铜合金进行焊接。扩散焊接的最佳参数为压力0.5MPa，升温速率25℃/min、焊接温度为510℃、保温时间20min，此时ZL203铝铜合金接头的抗拉强度达到最大值185MPa，ZL203铝铜合金本体强度为180-190MPa。
文档编号B23K1/008GK102699467SQ20121021067
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月25日 优先权日2012年6月25日
发明者司松海, 张扣山, 李晓薇, 白高鹏, 陆松华 申请人:镇江忆诺唯记忆合金有限公司