本发明涉及镁铝铜合金钎料
技术领域：
，尤其涉及一种高强度镁铝铜合金复合钎料及助焊剂。
背景技术：
：随着铝制品的大规模应用，铝合金由于具有密度小、比强度高等优点，在航空、航天工业中已获得愈来愈广泛的应用。例如很多传统的铜合金波导、高频器件已被铝合金所取代，利用钎焊方法制造复杂的铝结构是最理想的方法。随着运载工具的轻量化，铝合金的应用范围渐广，其连接特别是焊接问题得到广泛的重视。镁铝铜合金的强度中等、抗腐蚀性能好，在工业结构件上应用广泛。但是由于铝自身特色的物理化学特性，铝合金材料在焊接后会发生严重的软化现象，焊缝的耐磨性差，硬度不够，因此，研制一种耐磨性能优良的铝合金焊丝，改善焊接接头的力学性能成为焊丝领域急需解决的问题。技术实现要素：本发明提出了一种高强度镁铝铜合金复合钎料及助焊剂，采用Al-Cu-Mg合金为钎料基材，加入TiC纳米颗粒，有效提高了焊接接头的强度，助焊剂加入Cs元素，有效去除了氧化镁膜，改善焊接性能，满足了铝合金材料钎焊时的性能要求。本发明提出的一种高强度镁铝铜合金复合钎料，其组分按重量百分比包括：Cu3.8～4.9％，Mn0.3～1.0％，Mg1.2～1.8％，Zn0.2～0.3％，Cr0.05～0.15％，Si0.4～0.6％，Fe0.3～0.7％，TiC1～7％，余量为Al及不可避免的杂质。优选地，Cu在高强度镁铝铜合金复合钎料中的重量百分比为3.8％、3.9％、4％、4.1％、4.2％、4.3％、4.4％、4.5％、4.6％、4.7％、4.8％、4.9％，Mn在高强度镁铝铜合金复合钎料中的重量百分比为0.3％、0.35％、0.4％、0.45％、0.5％、0.55％、0.6％、0.65％、0.7％、0.75％、0.8％、0.85％、0.9％、0.95％、1％，Mg在高强度镁铝铜合金复合钎料中的重量百分比为1.2％、1.22％、1.24％、1.26％、1.28％、1.3％、1.32％、1.34％、1.36％、1.38％、1.4％、1.42％、1.44％、1.46％、1.48％、1.5％、1.52％、1.54％、1.56％、1.58％、1.6％、1.62％、1.64％、1.66％、1.68％、1.7％、1.72％、1.74％、1.76％、1.78％、1.8％，Zn在高强度镁铝铜合金复合钎料中的重量百分比为0.2％、0.21％、0.22％、0.23％、0.24％、0.25％、0.26％、0.27％、0.28％、0.29％、0.3％，Cr在高强度镁铝铜合金复合钎料中的重量百分比为0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.1％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％，Si在高强度镁铝铜合金复合钎料中的重量百分比为0.4％、0.41％、0.42％、0.43％、0.44％、0.45％、0.46％、0.47％、0.48％、0.49％、0.5％、0.51％、0.52％、0.53％、0.54％、0.55％、0.56％、0.57％、0.58％、0.59％、0.6％，Fe在高强度镁铝铜合金复合钎料中的重量百分比为0.3％、0.32％、0.34％、0.36％、0.38％、0.4％、0.42％、0.44％、0.46％、0.48％、0.5％、0.52％、0.54％、0.56％、0.58％、0.6％、0.62％、0.64％、0.66％、0.68％、0.7％，TiC在高强度镁铝铜合金复合钎料中的重量百分比为1％、1.2％、1.4％、1.6％、1.8％、2％、2.2％、2.4％、2.6％、2.8％、3％、3.2％、3.4％、3.6％、3.8％、4％、4.2％、4.4％、4.6％、4.8％、5％、5.2％、5.4％、5.6％、5.8％、6％、6.2％、6.4％、6.6％、6.8％、7％。优选地，TiC以TiC纳米颗粒加入，TiC纳米颗粒由如下步骤制得：将金红石和炭黑置于分散介质中球磨15～20h，烘干得到混合物料，将混合物料在不同的微波功率下进行微波反应，冷却至100℃以下，得到TiC纳米颗粒。优选地，混合物料微波反应分为三个阶段：第一阶段、第二阶段和第三阶段。优选地，第一阶段微波功率为8000W，反应时间为15～25min。优选地，第二阶段微波功率为10000W，反应时间为15～25min。优选地，第三阶段微波功率为12000W，反应时间为25～35min。优选地，第一阶段微波功率为8000W，反应时间为15-25min；第二阶段微波功率为10000W，反应时间为15-25min；第三阶段微波功率为12000W，反应时间为25-35min。优选地，微波反应第一阶段微波功率为8000W，反应时间为20min，第二阶段微波功率为10000W，反应时间为20min，第三阶段微波功率为12000W，反应时间为30min。优选地，TiO2和炭黑的摩尔比为1：3～4，其中TiO2为金红石中的TiO2含量。优选地，在TiC纳米颗粒制备过程中，烘干在50℃的鼓风干燥箱中进行，烘干时间为24h。优选地，在TiC纳米颗粒制备过程中，冷却至70-90℃。优选地，在TiC纳米颗粒制备过程中，分散介质均为无水乙醇；优选地，球磨的料：球：无水乙醇的重量比为1:5:2。优选地，球磨的料是指待球磨的金红石和炭黑的混合物，球是指球磨机中的耐磨球。优选地，其组分按重量百分比包括：Cu4％，Mn0.6％，Mg1.5％，Zn0.25％，Cr0.1％，Si0.5％，Fe0.5％，TiC4％，余量为Al及不可避免的杂质。一种高强度镁铝铜合金复合钎料用助焊剂，其组分按重量百分比包括：KF10～30％，KBr15～25％，AlF320～50％、CsF5～25％。优选地，其组分按重量百分比包括：KF23％，KBr22％，AlF337％、CsF18％。本发明镁铝铜合金作为钎料基材，具有良好的综合力学性能，Cu加入降低了钎料的熔点，保护焊接主体金属不受损害，Mg提高了焊接接头的可得性，同时提高了耐腐烛性能，适量的Si在钎焊铝合金表面时具备良好的润湿性、抗腐蚀性、在母材表面的铺展性能良好，微量合金化元素Mn、Zn、Cr能够焊缝晶粒产生细晶强化，提高燥接接头强度和塑性，有效降低热裂纹敏感性；TiC颗粒以两种形式存在于焊后接头中，一部分TiC残留在铝基体中，成为基体的强化相，提高了焊接接头强度，一部分TiC偏聚在铝晶界，TiC在Al基体中的可动性极低，起到钉扎晶界的作用，阻碍晶界的迁移，从而抑制晶粒长大，细化接头组织，焊接接头组织都具有良好的韧性，在拉伸载荷下表现出良好的塑性变形能力，有效地提高接头焊接强度，改善铝合金焊接质量；金属合金与TiC颗粒固溶强化新生增强相Mg2Si，进一步提高了焊缝的强度；助焊剂中能有效去除合金表面氧化膜，提高合金表面的润湿性，改善焊接性能，同时针对镁铝铜合金中产生的MgO氧化膜，加入Cs元素，Cs+的强金属性，失去电子的能力强，容易以离子形式与MgO反应夺取氧离子，从而使MgO膜溶解破裂，与KF、KBr和AlF3配合使用，大幅提高了合金表面的润湿性，使前焊层与合金主体结合更紧密，提高了焊层的拉伸强度。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1一种高强度镁铝铜合金复合钎料，其组分按重量百分比包括：Cu4％，Mn0.6％，Mg1.5％，Zn0.25％，Cr0.1％，Si0.5％，Fe0.5％，TiC4％，余量为Al及不可避免的杂质。实施例2一种高强度镁铝铜合金复合钎料，其组分按重量百分比包括：Cu3.8％，Mn1.0％，Mg1.2％，Zn0.3％，Cr0.05％，Si0.6％，Fe0.3％，TiC7％，余量为Al及不可避免的杂质。实施例3一种高强度镁铝铜合金复合钎料，其组分按重量百分比包括：Cu4.9％，Mn0.3％，Mg1.8％，Zn0.2％，Cr0.15％，Si0.4％，Fe0.7％，TiC1％，余量为Al及不可避免的杂质；TiC以TiC纳米颗粒加入，TiC纳米颗粒由如下步骤制得：将金红石和炭黑置于分散介质中球磨15h，烘干得到混合物料，将混合物料在不同的微波功率下进行微波反应，冷却至100℃以下，得到TiC纳米颗粒。实施例4一种高强度镁铝铜合金复合钎料，其组分按重量百分比包括：Cu4.5％，Mn0.45％，Mg1.46％，Zn0.25％，Cr0.12％，Si0.45％，Fe0.55，TiC3％，余量为Al及不可避免的杂质；TiC以TiC纳米颗粒加入，TiC纳米颗粒由如下步骤制得：将金红石和炭黑置于分散介质中球磨20h，烘干得到混合物料，将混合物料在不同的微波功率下进行微波反应，微波反应分为三个阶段：第一阶段、第二阶段和第三阶段；冷却至90℃，得到TiC纳米颗粒。实施例5一种高强度镁铝铜合金复合钎料，其组分按重量百分比包括：Cu4.2％，Mn0.55％，Mg1.6％，Zn0.27，Cr0.11％，Si0.5％，Fe0.4％，TiC4％，余量为Al及不可避免的杂质；TiC以TiC纳米颗粒加入，TiC纳米颗粒由如下步骤制得：将金红石和炭黑置于分散介质中球磨18h，烘干得到混合物料，将混合物料在不同的微波功率下进行微波反应，微波反应分为三个阶段：微波反应第一阶段微波功率为8000W，反应时间为20min，第二阶段微波功率为10000W，反应时间为20min，第三阶段微波功率为12000W，反应时间为30min，冷却至80℃，得到TiC纳米颗粒；实施例5配合助焊剂对6063铝合金板材进行焊接试验，助焊剂组分按重量百分比包括：KF30％，KBr15％，AlF350％、CsF5％。实施例6一种高强度镁铝铜合金复合钎料，其其组分按重量百分比包括：Cu4.2％，Mn0.55％，Mg1.6％，Zn0.27，Cr0.11％，Si0.5％，Fe0.4％，TiC4％，余量为Al及不可避免的杂质；TiC以TiC纳米颗粒加入，TiC纳米颗粒由如下步骤制得：将金红石和炭黑置于无水乙醇中，TiO2和炭黑的摩尔比为1：3，球磨20h，球磨的料：球：无水乙醇的重量比为1:5:2，在50℃的鼓风干燥箱中烘干24h，得到混合物料，将混合物料在不同的微波功率下进行微波反应，微波反应分为三个阶段：第一阶段微波功率为8000W，反应时间为15min，第二阶段微波功率为10000W，反应时间为25min，第三阶段微波功率为12000W，反应时间为35min，冷却至70℃，得到TiC纳米颗粒；实施例6配合助焊剂对6063铝合金板材进行焊接试验，助焊剂组分按重量百分比包括：KF10％，KBr25％，AlF340％、CsF25％。实施例7一种高强度镁铝铜合金复合钎料，其其组分按重量百分比包括：Cu4.2％，Mn0.55％，Mg1.6％，Zn0.27，Cr0.11％，Si0.5％，Fe0.4％，TiC4％，余量为Al及不可避免的杂质；TiC以TiC纳米颗粒加入，TiC纳米颗粒由如下步骤制得：将金红石和炭黑置于无水乙醇中，TiO2和炭黑的摩尔比为1：4，球磨20h，球磨的料：球：无水乙醇的重量比为1:5:2，在50℃的鼓风干燥箱中烘干24h，得到混合物料，将混合物料在不同的微波功率下进行微波反应，微波反应分为三个阶段：第一阶段微波功率为8000W，反应时间为15min，第二阶段微波功率为10000W，反应时间为25min，第三阶段微波功率为12000W，反应时间为35min，冷却至70℃，得到TiC纳米颗粒；实施例7配合助焊剂对6063铝合金板材进行焊接试验，助焊剂组分按重量百分比包括：KF23％，KBr22％，AlF337％、CsF18％。实施例5-7焊接6063铝合金板材试验数据如下表所示：性能指标抗拉强度/MPa剪切强度/MPa实施例5305246实施例6309253实施例7311249从上表可以看出，本发明焊接铝合金材料，焊接接头具有很好的抗拉强度和剪切强度，TiC纳米颗粒对钎料具有很好的强化作用。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。当前第1页1 2 3