55%SiCP-A356復合材料與Fe36Ni合金超聲釬焊工藝研究.pdf

1、SiC顆粒增強鋁基復合材料以其高導熱率、高比強度、高比剛度、低膨脹系數、高溫性能良好、耐磨等優(yōu)良的性能,在航空、航天、電子、汽車制造、船舶等領域有著廣泛的應用。而FeNi合金以其線膨脹系數低,在室溫附近幾乎不發(fā)生變化,在電子行業(yè)有著廣泛的應用。本文主要以SiC顆粒增強鋁基復合材料和FeNi合金為研究對象,系統研究了鋁基復合材料的低溫釬焊,并實現復合材料與FeNi合金的連接。
　　通過研究Sn-Zn釬料在復合材料上的潤濕鋪展,得到超

2、聲作用1s以上時,復合材料表面的氧化膜可完全破除。在250℃,超聲10s,保溫10min,再次超聲10s,之后爐冷工藝參數下,隨Zn元素的加入使得接頭的剪切強度大幅提高,由純Sn接頭剪切強度的28MPa提高到Sn-9Zn接頭剪切強度的65MPa。接頭剪切強度隨釬料中Zn含量的增加而顯著提高,Sn-20Zn和Sn-40Zn釬料接頭的剪切強度分別達83MPa和95MPa。通過斷裂路徑和斷口分析,純Sn釬料接頭斷裂于復合材料界面附近焊縫中,S

3、n-Zn釬料接頭斷裂于焊縫中,并沿焊縫中粗大的桿狀富Zn相開裂。通過改變焊接工藝參數,變爐冷為水冷,使Sn-Zn連接復合材料時焊縫中粗大的桿狀富Zn相變?yōu)榧毿〉尼槧罹Я?接頭的強度提高20％左右,Sn-20Zn和Sn-40Zn釬料接頭的強度達到95MPa和115MPa。
　　通過研究Sn-20Zn釬料連接復合材料界面的TEM分析發(fā)現,在Sn與Al界面處存在一層200-300nm的Al2O3非晶層,Sn與SiC顆粒的界面有一薄層Mg

4、的非晶層。非晶層的存在使得界面強度得以提高,使焊縫成為這個接頭的薄弱環(huán)節(jié),斷裂發(fā)生在焊縫中。
　　通過研究Sn-Zn釬料超聲焊接復合材料和FeNi合金,在330℃以上,超聲3s,保溫10min以上,再次超聲3s的工藝參數下,Sn-20Zn釬料連接FeNi合金與鋁基復合材料接頭的強度可穩(wěn)定保持在65MPa以上。斷裂位置主要位于靠近FeNi合金的釬料中,部分斷裂位于FeNi合金界面。FeNi合金界面沒有發(fā)現鋪展?jié)櫇裨囼灂r的一層連續(xù)的3