鋁合金-預(yù)鍍層不銹鋼釬焊工藝及界面特征研究.pdf

1、近年來，鋁鋼構(gòu)件在空調(diào)管的連接中以其耐腐蝕，低溫使用性能好等特點(diǎn)受到了廣泛的重視。鋁合金和不銹鋼在固態(tài)下的互溶度極低，使得界面很容易生成脆性金屬間化合物，因而獲得優(yōu)異接頭的關(guān)鍵是對(duì)鋁/鋼接頭金屬間化合物控制。釬焊實(shí)現(xiàn)連接是通過液態(tài)釬料鋪展?jié)櫇衲覆模溥B接溫度比母材的熔點(diǎn)低，能夠一定程度控制金屬間化合物的形成。但鋁基釬料難以鋪展及潤(rùn)濕不銹鋼，因此，本文提出了鋁合金和預(yù)鍍層不銹鋼釬焊的方法，浸鍍鋁合金到不銹鋼表面，提高釬料的鋪展?jié)櫇裥阅?，?/p>

2、而獲得優(yōu)異的鋁/鋼接頭。
　　本文系統(tǒng)的研究了預(yù)鍍不銹鋼與鋁合金釬焊。通過高頻加熱熱浸鍍方法熱浸鍍一層純鋁或者AlSi12到不銹鋼表面，分析不銹鋼基體與不同浸鍍材料的鍍層之間界面的連接特點(diǎn)，借助熱力學(xué)方法對(duì)分析界面的金屬間化合物形成規(guī)律。以此為基礎(chǔ)，研究焊前熱浸鍍條件下Steel/Al釬焊工藝，采用高頻感應(yīng)和火焰釬焊兩種方法，并通過改變浸鍍材料、焊接電流、加熱時(shí)間等條件以保證質(zhì)量?jī)?yōu)異的釬焊接頭。分析接頭的微觀組織、反應(yīng)層形態(tài)及產(chǎn)物

3、，建立工藝—組織—性能之間的關(guān)系。結(jié)合熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)理論知識(shí)及試驗(yàn)結(jié)果對(duì)界面化合物生長(zhǎng)行為及規(guī)律進(jìn)行分析；利用顯微硬度，拉伸試驗(yàn)對(duì)不同工藝下接頭力學(xué)性能進(jìn)行評(píng)定，通過斷口對(duì)接頭的斷裂行為進(jìn)行分析。
　　Noclock釬劑作助鍍劑條件下，完成了空氣條件下不銹鋼熱浸鍍過程。不銹鋼在鋁液中的浸鍍過程為：“不潤(rùn)濕—初始潤(rùn)濕—潤(rùn)濕延展—完全潤(rùn)濕”幾個(gè)階段。選用純鋁為鍍材時(shí)界面反應(yīng)層為FeAl3和Fe2Al5；選用AlSi12為鍍材時(shí)鍍層緊密

4、，界面反應(yīng)層主要為FeAl3和Fe2Al8Si。鍍層條件下改善了接頭的潤(rùn)濕性能，接頭成形良好，釬焊接頭主要由鋼—釬縫—反應(yīng)層—鋁四部分組成，釬縫主要有α-Al及Al-Si共晶組織組成。確定合適的高頻感應(yīng)電流為270A～330A，感應(yīng)釬焊時(shí)間為25s～35s。在保證釬料良好潤(rùn)濕鋪展條件下，加熱時(shí)間不變時(shí)，隨感應(yīng)電流增加，反應(yīng)層增厚富鋁相增加，釬焊接頭力學(xué)性能降低；電流不變時(shí)，隨著加熱時(shí)間的增加，反應(yīng)層種類不變，反應(yīng)層厚度增加，力學(xué)性能下降

5、。
　　未浸鍍的接頭界面是由5~7μ m厚的反應(yīng)層Fe(Al,Si)3和1～2μ m的鋸齒狀的反應(yīng)層 Fe2Al8Si組成；選用純鋁作鍍層的反應(yīng)層主要由3~5μ m邊緣呈凸起狀的Fe(Al,Si)3和1～2μm平直反應(yīng)層Fe(Al,Si)2組成；選用AlSi12作浸鍍材料的界面反應(yīng)層可以分為三層。鍍層條件下，釬料的潤(rùn)濕性提高，潤(rùn)濕鋪展時(shí)間減少，熱浸鍍過程形成的反應(yīng)層能夠有效的阻礙釬焊時(shí)界面元素的擴(kuò)散，使反應(yīng)層厚度減薄及界面反應(yīng)成分