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5005 鋁合金與 4J34 可伐合金的 真空釬焊

2022/3/14 9:45:22??????點擊:

5005 鋁合金具有密度小,熱導率和電導率高等優點,在航空、航天、汽車、機械制造以及化學工業中已被廣泛應用。特別是該合金中含有一定量的Mg 元素,對于去除鋁合金表面的氧化膜具有重要作用。 4J34 可伐合金在 20~450 ℃范圍內具有與硬玻璃相近的線膨脹系數,同時具有良好的可加工性和低溫組織穩定性。因此,在核工業領域,實現 5005 鋁合金與4J34 可伐合金的連接而制備核探測儀構件,可使構件兼具上述兩種材料的優點,具有非常重要的應用價值。

由于 5005 鋁合金與 4J34 可伐合金的線膨脹系數差異較大,以及鋁合金表面氧化膜的存在,因此,5005 鋁合金與 4J34 可伐合金的焊接較為困難。從現有的文資料來看,可伐合金與陶瓷、玻璃等連接的研究較多,而與鋁合金連接的鮮見報道。鋁合金與可伐合金的連接本質上是Al-Fe之間的連接。采用熔化焊方法對Al-Fe進行焊接時,接頭易氧化且存在很大應力,同時焊縫成分不均勻,塑性和韌性降低,易產生裂紋、夾渣等缺陷;摩擦焊對待焊工件的形狀要求嚴格,裝

配要求也較高,且焊接件一般工作在變化的溫度場中,接頭的韌性差,容易發生開裂[9?12]。采用釬焊對Al-Fe 進行焊接時,母材不熔化,可以防止金屬間化合物的大量生成,并能夠通過控制釬料成分來控制界面反應過程,以獲得性能良好的接頭。本文作者采用 Al-Si-Mg釬料成功實現了 5005 鋁合金和 4J34 可伐合金的可靠連接,研究了接頭的界面結構及其形成機理, 并分析了工藝參數對接頭界面結構和抗剪強度的影響規律


結論

1) 采用Al-Si-Mg釬料釬焊 5005 鋁合金與可伐合金,當釬焊溫度為 580 ℃、保溫時間為 15 min時,由于液態釬料中的Al與可伐合金中Fe的擴散和溶解行為導致界面有不同類型的Fe-Al金屬間化合物反應生成, 此時接頭的界面結構可表示為 Kovar/FeAl/ FeAl3/FemAln+α(Al)/5005。

2) 當釬焊工藝參數較低時,5005 鋁合金表面存在殘余氧化膜,因此,焊縫中有較多的裂紋和氣孔等缺陷出現;當釬焊溫度升高至 580 ℃時,焊接缺陷消失,焊縫成形良好;當釬焊工藝參數進一步增加時,由于焊接熱輸入量過大,焊縫產生裂紋、過燒等焊接缺陷。

3) 隨著釬焊溫度的升高或保溫時間的延長,接頭的抗剪強度呈現先升高后降低的變化趨勢。當釬焊溫度為 580 ℃、保溫時間為 15 min 時,接頭獲得最大抗剪強度 81 MPa。

4) 釬焊溫度對接頭斷裂位置具有明顯的影響,當釬焊溫度較低時,接頭斷裂于鋁合金側氧化膜層及鋁合金內;當釬焊溫度升高至 580 ℃時,接頭斷裂于FemAln+α(Al)反應層中。

 

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