55%SiCP-A356復(fù)合材料與Fe36Ni合金超聲釬焊工藝研究.pdf

1、SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料以其高導(dǎo)熱率、高比強(qiáng)度、高比剛度、低膨脹系數(shù)、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(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。而FeNi合金以其線膨脹系數(shù)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(yīng)用。本文主要以SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料和FeNi合金為研究對(duì)象,系統(tǒng)研究了鋁基復(fù)合材料的低溫釬焊,并實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料與FeNi合金的連接。
　　通過研究Sn-Zn釬料在復(fù)合材料上的潤(rùn)濕鋪展,得到超

2、聲作用1s以上時(shí),復(fù)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(shù)下,隨Zn元素的加入使得接頭的剪切強(qiáng)度大幅提高,由純Sn接頭剪切強(qiáng)度的28MPa提高到Sn-9Zn接頭剪切強(qiáng)度的65MPa。接頭剪切強(qiáng)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(qiáng)度分別達(dá)83MPa和95MPa。通過斷裂路徑和斷口分析,純Sn釬料接頭斷裂于復(fù)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(shù),變爐冷為水冷,使Sn-Zn連接復(fù)合材料時(shí)焊縫中粗大的桿狀富Zn相變?yōu)榧?xì)小的針狀晶粒,接頭的強(qiáng)度提高20％左右,Sn-20Zn和Sn-40Zn釬料接頭的強(qiáng)度達(dá)到95MPa和115MPa。
　　通過研究Sn-20Zn釬料連接復(fù)合材料界面的TEM分析發(fā)現(xiàn),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(qiáng)度得以提高,使焊縫成為這個(gè)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(fù)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(shù)下,Sn-20Zn釬料連接FeNi合金與鋁基復(fù)合材料接頭的強(qiáng)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?jǐn)嗔盐挥贔eNi合金界面。FeNi合金界面沒有發(fā)現(xiàn)鋪展?jié)櫇裨囼?yàn)時(shí)的一層連續(xù)的3