石墨與鋁合金超聲波輔助釬焊接頭的界面形成與潤(rùn)濕機(jī)理研究.pdf

1、本文以解決和提高大氣條件下液態(tài)釬料在石墨表面的潤(rùn)濕性為目標(biāo)，以構(gòu)建超聲波作用下液態(tài)釬料在石墨表面的潤(rùn)濕理論為學(xué)術(shù)思想。以活性釬料為研究對(duì)象，研究超聲波作用下，活性釬料在石墨表面的潤(rùn)濕行為及界面反應(yīng)，構(gòu)建大氣條件下超聲波活性釬焊的理論基礎(chǔ)。采用錫銀鈦三元合金作為釬料,利用超聲波振動(dòng)輔助技術(shù)，在大氣環(huán)境下對(duì)工業(yè)純鋁與石墨進(jìn)行了活性釬焊，研究了Ti元素對(duì)Sn-Ag系活性釬料潤(rùn)濕性、微觀組織和性能的影響,以及釬縫界面形成機(jī)理和活性釬料的氧化膜。

2、
　　研究結(jié)果表明Sn-Ag-Ti活性釬料是由錫銀共晶組織β-Sn、Ag3Sn、和Sn3Ti2、Sn3Ti5、α-Sn5Ti6錫鈦金屬間化合物組成，Sn-Ti金屬間化合物呈針狀長(zhǎng)條分布在共晶組織β-Sn和Ag3Sn基底上。隨著含鈦量（5％、8%、13%）的增加，Sn-Ag-Ti活性釬料的顯微硬度也上升，含鈦量8%的釬料在石墨表面的潤(rùn)濕性最好，金屬釬料在純鋁表面的潤(rùn)濕性遠(yuǎn)好于石墨表面。
　　釬料在施焊溫度下分別在石墨表面和鋁表

3、面生成不同的氧化物，該氧化膜包裹液態(tài)釬料阻礙釬料與母材潤(rùn)濕，且隨溫度的變化而展現(xiàn)豐富的顏色，隨著溫度的上升和保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，釬料表面氧化物的顏色從銀白色變化到淡黃色、金黃色、藍(lán)色、暗紫色、褐色，褐黑色，施焊溫度（773K）下主要氧化物為SnO2、TiO、TiO2、Ti2O3和Ti3O5。
　　在釬焊過(guò)程中，活性元素（Ti）充分發(fā)揮了強(qiáng)烈的界面正吸附作用，進(jìn)而改善液態(tài)釬料與母材的潤(rùn)濕過(guò)程而形成釬焊接頭。由于TiC的吉布斯生成能較高，

4、所以會(huì)奪取釬料組織 Sn-Ti化合物中的 Ti元素，與C原子反應(yīng)生成 TiC相，使得金屬釬料潤(rùn)濕石墨表面進(jìn)而形成釬焊接頭；另一側(cè)，Al與 Ti原子發(fā)生反應(yīng)生成Al-Ti間物質(zhì)。釬焊接頭室溫組織是由釬料原始組織β-Sn、Ag3Sn、Sn-Ti金屬間化合物、TiC和Al-Ti金屬間化合物組成，釬焊接頭的質(zhì)量取決于兩側(cè)母材界面反應(yīng)的程度。超聲波在釬焊過(guò)程中的作用為去除母材表面氧化膜和釬料自身的氧化膜、促進(jìn)液態(tài)釬料的快速一次鋪展，毛細(xì)作用和填縫