專利名稱：一種預(yù)置鎂基非晶態(tài)中間層的zl203鋁合金焊接新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋁合金焊接領(lǐng)域，特指一種預(yù)置鎂基非晶態(tài)中間層的ZL203鋁合金焊接新方法。
背景技術(shù)：
由于鋁及鋁合金的熔點(diǎn)低，與硬釬料的熔化溫度十分的接近，所以鋁及鋁合金釬焊時(shí)可選用的溫度范圍很窄，鋁及鋁合金的釬焊過程難以控制。釬焊過程中，溫度的控制稍有不當(dāng)就容易造成母材過燒甚至熔化，一些熱處理強(qiáng)化的鋁合金，會(huì)因釬焊加熱而引起過時(shí)效或退火等軟化現(xiàn)象，導(dǎo)致釬焊接頭力學(xué)性能的降低。且鋁及鋁合金釬焊接頭的耐蝕性易受到釬料和釬劑的影響。鋁及鋁合金的電極電位與釬料相差很大，使接頭的耐蝕性降低，尤其是對軟釬焊接頭的影響更為明顯。此外，鋁及鋁合金釬焊中采用的大部分釬劑都具有強(qiáng)烈的腐蝕性，即使釬焊后進(jìn)行了清理，也不會(huì)完全消除釬劑對接頭耐蝕性的影響。 因此，研制高質(zhì)量的焊接材料對促進(jìn)鋁合金焊接技術(shù)的發(fā)展同樣具有重要意義?；谝陨显颍景l(fā)明開發(fā)出一種預(yù)置鎂基非晶態(tài)中間層的ZL203鋁合金焊接新方法，經(jīng)過查詢，未見有相關(guān)專利發(fā)表。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明開發(fā)出一種預(yù)置鎂基非晶態(tài)中間層的ZL203鋁合金焊接新方法，其特征為將自行澆注的ZL203鋁銅合金試樣切割鋸成長35mm、寬15mm、厚15mm的塊體，然后對試樣的待焊表面用150#，400#，600#水磨砂紙進(jìn)行逐級打磨，除去其表面的氧化膜且待焊表面平整后用丙酮溶液浸泡，超聲波清洗儀清洗15分鐘，除去油污等雜質(zhì)后用電吹風(fēng)快速吹干。為保證接頭受力均勻，選用對接接頭的形式對鋁銅合金進(jìn)行焊接，焊接接頭如圖I所
/Jn o在高純氬氣保護(hù)下的電阻爐中護(hù)散焊接ZL203鋁合金。擴(kuò)散焊接材料準(zhǔn)備好后將電阻爐進(jìn)行升溫，保持升溫速率在25°C /min，待溫度升高到350°C時(shí)，用夾具將鎂基非晶態(tài)Mg65Cu2tlAl5Yltl合金夾入ZL203鋁合金柱狀材料之間，然后放進(jìn)電阻爐中，放進(jìn)去前先通入氬氣約2min，確保夾具內(nèi)的空氣完全驅(qū)除。待升至距擴(kuò)散焊接溫度3°C左右時(shí)調(diào)節(jié)調(diào)壓器，使之在擴(kuò)散焊接溫度上下波動(dòng)不超過正負(fù)2°C，在該溫度下以一定的壓力保溫一段時(shí)間，然后將擴(kuò)散焊接后的材料取出空冷至室溫。本發(fā)明以鎂基非晶態(tài)Mg65Cu2tlAl5Yltl合金為中間層，在一定的壓力下、不同的焊接溫度及保溫時(shí)間的工藝方法條件下經(jīng)過多次試驗(yàn)，確定擴(kuò)散焊接的最佳參數(shù)為壓力0. 5MPa、升溫速率25V /min、焊接溫度為510°C、保溫時(shí)間20min，此時(shí)ZL203鎂合金接頭的抗拉強(qiáng)度達(dá)到最大值185MPa，ZL203鎂合金本體強(qiáng)度為180-190MPa，說明采用本發(fā)明擴(kuò)散焊接鋁銅合金完全達(dá)到要求。從圖中可以看出兩種非晶釬料均與基體形成有效的結(jié)合。由圖2(a)和圖2(b)可以看出非晶釬料均與基體形成了鋸齒狀界面，界面結(jié)合緊密，無氣孔、裂紋、未釬著等缺陷，釬料和母材合金元素相互擴(kuò)散較充分，不僅接觸界面上有原子擴(kuò)散，而且在體積方向上也有原子擴(kuò)散，釬焊接頭主要由中間釬料殘余層和擴(kuò)散區(qū)組成。在母材基體深度方向合金元素并非呈平面推進(jìn)形式，而明顯表現(xiàn)為沿晶界優(yōu)先擴(kuò)散，其擴(kuò)散速度較快。同時(shí)釬焊過程中也存在著合金元素的晶內(nèi)擴(kuò)散，但其擴(kuò)散速度較慢。這是因?yàn)閺木w學(xué)結(jié)構(gòu)上講，晶界處包含大量的金屬學(xué)缺陷，晶格畸變比較嚴(yán)重，從而大大增加了這些區(qū)域內(nèi)原子的能量，使其具有較高的跳動(dòng)頻率。在500°C釬焊時(shí)，焊縫兩側(cè)的基體基本呈現(xiàn)平直化狀態(tài)，如圖2(c)所示。對于既定的中間層，溫度越高，母材的溶解速率越快，并使液相區(qū)寬度迅速達(dá)到較大的飽和寬度。可見，連接界面在低溫時(shí)凸凹、高溫時(shí)平直化的原因在于溫度較低時(shí)局部壓縮塑性變形及液相中間層對母材的熔解作用貢獻(xiàn)小，不能有效的熔解母材表面的局部凸凹；而當(dāng)溫度升高時(shí)，母材在釬料中的溶解度升高，熔解速率加快，界面趨于平直化。隨著溫度升高到510°C，釬料殘余層厚度明顯變窄如圖2(d)所示。眾所可知，擴(kuò)散系數(shù)是呈指數(shù)關(guān)系，溫度越高，原子的能量越大，越容易遷移，擴(kuò)散系數(shù)越大。因此，隨著釬焊溫度升高，基體與釬料之間的擴(kuò)散作用加強(qiáng)，致使焊縫殘余層含有的脆性化合物減少和增加了其擴(kuò)散深度。


圖I焊接接頭設(shè)計(jì) 圖2焊接接頭微觀形貌 X250(B)Mg65Cu20Al5Y10非晶態(tài)中間層在480°C試驗(yàn)條件下的接頭形貌；(b)Mg65Cu20Al5Y10非晶態(tài)中間層在490°C試驗(yàn)條件下的接頭形貌；(C)Mg65Cu20Al5Y10非晶態(tài)中間層在500°C試驗(yàn)條件下的接頭形貌；((I)Mg65Cu20Al5Y10非晶態(tài)中間層在510°C試驗(yàn)條件下的接頭形貌。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例將自行澆注的ZL203鋁銅合金試樣切割鋸成長35mm、寬15mm、厚15mm的塊體，然后對試樣的待焊表面用150#，400#，600#水磨砂紙進(jìn)行逐級打磨，除去其表面的氧化膜且待焊表面平整后用丙酮溶液浸泡，超聲波清洗儀清洗15分鐘，除去油污等雜質(zhì)后用電吹風(fēng)快速吹干。為保證接頭受力均勻，選用對接接頭的形式對鋁銅合金進(jìn)行焊接。在高純氬氣保護(hù)下的電阻爐中擴(kuò)散焊接ZL203鋁合金。擴(kuò)散焊接材料準(zhǔn)備好后將電阻爐進(jìn)行升溫，保持升溫速率在25°C/min左右，待溫度升高到350°C左右時(shí)，用夾具將鎂基非晶態(tài)Mg65Cu2tlAl5Yltl合金夾入ZL203鋁合金柱狀材料之間，然后放進(jìn)電阻爐中，放進(jìn)去前先通入氬氣約2min，確保夾具內(nèi)的空氣完全驅(qū)除。待升至距擴(kuò)散焊接溫度3°C左右時(shí)調(diào)節(jié)調(diào)壓器，使之在擴(kuò)散焊接溫度上下波動(dòng)不超過正負(fù)2°C，在該溫度下以一定的壓力保溫一段時(shí)間，然后將擴(kuò)散焊接后的材料取出空冷至室溫。本發(fā)明以鎂基非晶態(tài)Mg65Cu2tlAl5Yltl合金為中間層，在一定的壓力下、不同的焊接溫度及保溫時(shí)間的工藝方法條件下經(jīng)過多次試驗(yàn)，確定擴(kuò)散焊接的最佳參數(shù)為壓力0. 5MPa、升溫速率25°C /min、焊接溫度為510°C、保溫時(shí)間20min，此時(shí)ZL203鎂合金接頭的抗拉強(qiáng)度達(dá)到最大值185MPa，ZL203鎂合金本體強(qiáng)度為180-190MPa，說明采用本發(fā)明擴(kuò)散焊接鋁銅合金完全達(dá)到要求。
權(quán)利要求
1.一種預(yù)置鎂基非晶態(tài)中間層的ZL203鋁合金焊接新方法，其特征為將自行澆注的ZL203鋁銅合金試樣切割鋸成長35mm、寬15mm、厚15mm的塊體，然后對試樣的待焊表面用150#, 400#, 600#水磨砂紙進(jìn)行逐級打磨，除去其表面的氧化膜且待焊表面平整后用丙酮溶液浸泡，超聲波清洗儀清洗15分鐘，除去油污等雜質(zhì)后用電吹風(fēng)快速吹干。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種預(yù)置鎂基非晶態(tài)中間層的ZL203鋁合金焊接新方法，擴(kuò)散焊接的最佳參數(shù)為壓力0. 5Mpa、升溫速率25°C /min、焊接溫度為510°C、保溫時(shí)間20min，此時(shí)ZL203鋁銅合金接頭的抗拉強(qiáng)度達(dá)到最大值185MPa，ZL203鋁銅合金本體強(qiáng)度為180-190MPa，說明采用本發(fā)明擴(kuò)散焊接鋁銅合金完全達(dá)到要求。
全文摘要
一種預(yù)置鎂基非晶態(tài)中間層的ZL203鋁合金焊接新方法，屬于鋁合金焊接領(lǐng)域，其特征為將自行澆注的ZL203鋁銅合金試樣切割鋸成長35mm、寬15mm、厚15mm的塊體，然后對試樣的待焊表面進(jìn)行打磨，除去表面氧化膜。為保證接頭受力均勻，選用對接接頭的形式對鋁銅合金進(jìn)行焊接。擴(kuò)散焊接的最佳參數(shù)為壓力0.5MPa，升溫速率25℃/min、焊接溫度為510℃、保溫時(shí)間20min，此時(shí)ZL203鋁銅合金接頭的抗拉強(qiáng)度達(dá)到最大值185MPa，ZL203鋁銅合金本體強(qiáng)度為180-190MPa。
文檔編號B23K1/008GK102699467SQ20121021067
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月25日
發(fā)明者司松海, 張扣山, 李曉薇, 白高鵬, 陸松華 申請人:鎮(zhèn)江憶諾唯記憶合金有限公司