CuAl直接钎焊接头组织性能研究
药芯铝钎料钎焊Cu／Al异种金属接头的力学性能及反应物
中图分类号： Ｔ ２ Ｔ ５ Ｇ４ Ｇ４ ４
０ 序
言
力 学性 能 、 焊接 头脆性 断 裂 的原 因及 界 面组织 。 钎
由于 铜 、 二 者 的 物 理 和化 学 性 质 相 差 很 大 ， 、 铝 铜 铝 金 属 能 反 应 形 成 硬 脆 且 电 阻 极 大 的 金 属 问 化 合 物 ¨ Ｊ不但 影 响 接 头 的力 学 性 能 ， 且 易 导 致 热 裂 ， 并
纹， 因此 成 功地 将 Ｃ ／ １ 接 在 一起 并 达 到所 要 求 的 ｕＡ 连 力学性 能并 非易 事 。 目前 ， 除钎 焊 外 国 内外 采 用 的 Ｃ ／ １ 接 方 法 主 ｕＡ 连
分 重要 的意义 。
试 验采 用氧 乙 炔火 焰 钎 焊 工 艺 ， Ｃ ／ 焊 。所 用母 材是 铝合 金 ３０ ０３和紫 铜 Ｔ ， 度 １厚
１ ５ ｍｍ 。 ．
试验 用药 芯 铝钎 料 ： Ａ，Ｚ Ａ ｌ Ｚ Ａ ２ Ｚ Ａ ｇ ， Ａ ｇ 。药 芯 为
无腐 蚀性 钎剂 ， 主要 成分 是 氟 铝酸 铯 ， 活性 温 度 范 围 其 为 ４ ０～ ８ ４ ４ ０℃ 。钎料成 分 见表 １ 。
表 １ 钎料成分（ ） ％
要 有 ： 压 焊 、 擦 焊 、 炸 焊 、 阻 焊 和 电 子 束 焊 冷 摩 爆 电 等 Ｊ 。这些方 法需 用专 门 的焊 接设 备 ， 投资 较 大 ， 且 现场施 焊 困难 ， 以在应用 中存 在很 大 的局限性 。 所 钎 焊 是依靠 液 态 钎 料 填 充 固态 基 体 金 属 的间 隙 ， 并与 之形 成金 属 结 合 而连 接 金 属 的 一 种 方 法 ， 别 适 特 试 验钎 焊 温度 为 ４ ０～５０ｃ ， ８ ３ ＝ 焊后 无需 清 洗 。钎 【 焊接 头 的 抗 拉 强 度 测 试 采 用 万 能 拉 伸 试 验 机 ， 据 根
铜_铝钎焊用软钎料及其焊接性研究现状
Welding Technology Vol．40No．5May 2011·专题综述·文章编号：1002－025X (2011)05-0001-04铜/铝钎焊用软钎料及其焊接性研究现状杨刘波，孙德明，刘鹏，李静（山东建筑大学材料科学与工程学院，山东济南250101）摘要：介绍了铜/铝异种材料钎焊用的几种常见软钎料及其特点、应用及研究现状。
本文着重介绍了Sn－Zn 和Zn－Al 系钎料的特点及应用，分析了目前Sn－Zn 和Zn－Al 系钎料存在的主要问题，并对Zn－Al 系钎料在铜/铝钎焊中的应用前景进行了展望。
关键词：铜/铝；异种材料；钎焊；软钎料中图分类号：TG454文献标志码：A收稿日期：2010-10-25基金项目：中国博士后科学基金资助项目（20080430377）；山东省优秀中青年科学家科研奖励基金项目（2008BS04037，2007BS04020）0前言软钎焊是一种低温结合工艺，主要依靠钎料对母材的润湿来形成接头［1-2］。
铜/铝异种材料利用钎焊技术进行连接，既能节约资源、节省成本，又能发挥铜和铝各自的性能优势。
软钎焊已被广泛用于电子组装工艺、电机制造以及电器用端子的铝线与设备铜制引出端的连接等。
铜与铝的物理化学性能差异较大，钎焊时Al 基体表面极易氧化成致密的氧化膜，且极易在界面产生硬脆、电阻极大的Cu－Al 金属间化合物［3－5］。
钎焊时通常将金属间化合物的厚度控制在2μm 以下，才能获得成形良好的Cu /Al 异种接头，同时，又能保证其力学性能［6］。
因此，不断改善钎料性能，降低金属间化合物对Cu /Al 接头性能的影响，一直是铜／铝钎焊用软钎料研究的热点课题。
铜/铝钎焊用软钎料，正在经历从传统的Sn－Pb 钎料向绿色无铅软钎料发展的过程。
本文主要介绍常见的几种铜/铝钎焊用软钎料的特点、性能及其焊接性，阐述了Sn 基、Cd 基、Zn 基钎料的特点及其在铜/铝钎焊中的应用，重点关注Zn－Al 系软钎料研究的现状。
铜铝异种金属钎焊接头的电化学腐蚀性能研究
铜铝异种金属钎焊接头的电化学腐蚀性能研究【摘要】通过电化学Tafel曲线的测试，在室温3.5%氯化钠溶液中，对铜铝异种金属钎焊接头的电化学腐蚀性能进行了研究。
结果表明：在钎焊过程中，施加一定压力，在一定的保温温度下，延长保温时间，可以提高接头的耐腐蚀性能。
【关键词】异种金属；焊接接头；腐蚀；电化学The Research on Corrosion of Dissimilar Metal Connections of Copper and AlloyZHU Xiao-ou WANG Xiao-li LU Peng-cheng LUO Chang（School of Materials Science and Engineering，Jiangsu University of Science and Technology，Zhenjiang Jiangsu，212003，China）【Abstract】The electrochemical corrosion properties of welded joints of Dissimilar Metal Connections of Copper and Alloy were studied by measuring Tafel polarization curves. The results shows that the corrosion resistance of welded joint is better if imposed appropriate pressure and if made it in the longer holding time under the certain temperature.【Key words】Ｄissimilar metal；Ｗelded joint；Ｅlectrochemical corrosion随着异种金属连接技术的发展，铝铜钎焊接头由于具有优良的力学性能和导电性能，被广泛地用于电气工程，制冷和供暖设备，以及其他需要铝铜连接的各个领域。
采用Al-Cu-Si-Ni钎料钎焊5A06合金接头组织与性能
采用A l -C u -S i -N i钎料钎焊5A06合金接头组织与性能元琳琳1唐超2黄晓猛2金凯1(!北京有色金属与稀土应用研究所，北京100012; 2.北京市电子信息用新型钎焊材料工程技术研究中心，北京100012)摘要采用Al -Cu -8-G 钎料在不同钎焊工艺参数下对5A 06铝合金进行真空钎焊试验，研究钎焊温度与保温时间对接头微观组织与力学性能的影响。
利用扫描电镜（SEM )和能谱仪（EDS )对接头的微观结构和 行分析， 室温拉伸试验及显微硬度测试 接头力学性能的演变。
结果表明，接头 结合 形成多种金合物，如Mg 2S :i ，C U Al 2等。
550丈钎焊时，接头剪切强度明显高于540 i 焊的接头，且随着钎焊保温时间的延 ，接头剪切强度逐步提高。
在550 i 焊30 mm 时接头剪切强度可达74 M P +。
钎料合金 [10]。
文中采用自制A l -Cu -Si -N i 钎料对5A 06合金进行焊以获得高强度5A 06铝合金接头。
为焊工艺参数，对不同钎焊条件下的接头微观组织演变 及力学性能进行研究。
1试验材料及试验方法试验采用A l -30S i 合金、A l -50C u 合金、99. 99% (质 量分数）高 及纯镍作为原料在 制备A l -Cu -Si -N i 钎料合金，前行去 膜，熔炼时高纯度氩气，金。
为使钎料合金成分均勻，合金需 3次。
为300 mmX 200 mmX 30 m m 的铸键经多道次轧制为0. 1 m m 厚。
冷轧态5A 06铝合金母材与A l -Cu -Si -N i 钎料合金成分 见表1及表2。
利用差热分析法确定A l -Cu -Si -N i 钎料 的固液相温度，结果见表3。
表1 5A 06铝合金化学成分（质量分数,％)S i C u Mn M g Zn Ti B e F e Al!0.4!0. 10.5 -0.8 5.8 -6.8!0.20.02 -0. 10!0.005!0.4余量关键词：铝合金钎焊微观结构力学性能 中图分类号：TG 4540 前言镁合金不可热 合金，度和高，兼具良好的、导电、可加工性及焊接性，因此用、、电子、船舶、汽车等行业[1_3]。
Al-Si-Cu-Zn钎料钎焊3003铝合金的接头组织及力学性能
Al-Si-Cu-Zn钎料钎焊3003铝合金的接头组织及力学性能李小强;肖晴;李力;屈盛官【摘要】采用自制的Al-Si-Cu-Zn钎料对3003铝合金进行钎焊实验,利用X射线衍射、扫描电镜、能谱仪对接头微观组织和断口进行分析,并研究了钎焊温度对接头组织和性能的影响.结果表明:在540～580℃保温10min工艺下钎焊3003铝合金,均可获得良好的钎焊效果.钎焊接头均由钎缝中心区的α(Al)固溶体、θ(Al2Cu)金属间化合物、细小Si相和AlCuFeMn+ Si相,两侧扩散区的α(Al)固溶体与元素扩散层以及母材组成;钎焊接头室温剪切断裂于扩散区齿状α(Al)/钎缝中心区的交界面,断口主要呈脆性解理断裂特征.随着钎焊温度的升高,扩散区的α(Al)固溶体晶粒长大,接头结合界面犬牙交错;当钎焊温度为560℃,保温10min时,接头的室温抗剪强度达到最大值92.3MPa,约为母材强度的62.7％.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2016(044)009【总页数】6页(P32-37)【关键词】铝合金;钎焊;铝基钎料;接头组织【作者】李小强;肖晴;李力;屈盛官【作者单位】华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心,广州510640;华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心,广州510640;华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心,广州510640;华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心,广州510640【正文语种】中文【中图分类】TG454铝合金由于密度小、力学性能良好、成形性能优异等优点，被广泛应用于航空航天、汽车、机械等行业[1,2]。
钎焊作为一种传统的连接技术，可以使被连接件的变形控制在极小的范围内，从而为结构复杂的铝合金制件的连接提供技术支撑。
铝合金目前常用的钎焊方法有火焰钎焊、气体保护钎焊和真空钎焊[3-5]。
火焰钎焊简便灵活，适用于小尺寸构件，但是加热过程中温度不易精确控制，难以保证接头质量，甚至可能烧坏被焊工件。
Cu_Al异种金属连接的研究现状
山东大学李亚江课题组 [ 14 ] 主要对 Cu /A l异种金 属进行了真空钎焊工艺及接头组织性能研究 ,试验结 果表明 ,通过严格控制加热温度 、保温时间和真空度可 以获得界面结合紧密的 Cu /A l异种金属接头 ,接头界 面区主要由铜侧过渡区 、钎缝和铝侧过渡区组成 ,有少 量金属间化合物生成 ,这些金属间化合物对于接头的 性能有重要影响 。 1. 2 铜铝摩擦焊
Won2B ao Lee等人 [ 20 ]采用传统摩擦焊方法实现了 纯铜与 1050 铝合金的焊接 。并进一步分析了退火后 处理条件下 ,接头中铜铝金属间化合物的生长规律对 接头电阻率及力学性能的影响 。研究发现 ,金属间化 合物宽度为 21μm 时 ,其电阻率为 45μΩ ·cm ,当金属 间化合物的宽度增加至 107. 5 μm 时 ,电阻率变为 85 μΩ ·cm。抗拉强度因金属间化合物的增长而降低 ,断 裂位置也从 Al侧热影响区变为 整个金 属间化合 物层 。
南京航空航天大学薛松柏 [ 8 ] 采用火焰钎焊技术 , 实现了铜铝管的中温钎焊连接 ;采用改良的无腐蚀钎 剂和中温 钎 料 很 大 程 度 上 减 少 了 金 属 间 化 合 物 的 生 成 。苏文英等人 [ 9 ]对铜铝火焰钎焊材料进行了研究 。 但由于火焰钎焊使用钎剂 ,需焊后清理 ,且火焰钎焊操 作技术很难掌握 ,因此难以保证接头质量 。
5铝铜钎焊用Zn_Al钎料的研究
表 1 钎料的成分(质量分数，%) Tab.1
钎料
1#
2#
3#
4#
5#
Al
5
10
15
20
25
Zn
95
90
85
80
75
1.2 实验方法 铺展性试验：在尺寸为 30 mm × 30 mm × 3 mm
的铜板和铝板上对钎料进行铺展性实验， 实验参 照 GB11364-89 进行；铺展面积用 OCJ-2A 求积仪 进行测算。
上半月出版
Casting·Forging·Welding 金属铸锻焊技术
铝铜钎焊用 Zn-Al 钎料的研究
刘正林 1,2，杨凯珍 2， 尹登峰 1 （1.中南大学 材料学院，湖南 长沙 410083；2.广州有色金属研究院，广东 广州 510650）
摘 要：研究了 Al 含量对铝铜异种金属钎焊用 Zn-Al 钎料的铺展性能和铝铜焊接接头强度的影响。 结果表
用各钎料焊接的铝铜板搭接接头的剪切强度 如图 3 所示。 可看出，Zn-Al 钎料中铝含量在 10% 左右（2# 钎料）时具有最好的焊接效果。 从图 1 焊 缝组织图来看，2# 钎料的焊缝组织更细，且不含大 块铝铜金属间化合物， 更重要的是在近铜侧形成 的 CuAl2 相 形 貌 为 细 小 的 笋 状 而 不 是 粗 大 的 块 状，这些因素提高了焊接接头的力学性能。对于铝 铜异种金属的钎焊接头，最脆弱的部分是在焊缝靠 近铜母材的界面上，采用 Zn-Al 钎料焊接时，很容 易在焊缝区靠近铜母材的 界面上形 成 CuAl2 相。 CuAl2 相是较脆的铝铜金属间化合物，当铝铜板搭 接 接 头 受 到 剪 切 作 用 时 ，断 裂 易 在 其 中 发 生 [10]， 这 时细小笋状的 CuAl2 相较粗大块状的 CuAl2 相有
纯铜真空钎焊接头的组织及力学性能研究
Ｗｅｌｄｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．３５ Ｎｏ．６ Ｄｅｃ．２００６ 文 章 缩 号 ：１００２－ ０ ２５Ｘ｛２００６）０６－００１７－０３
·试 验 与 研 究 · ｌ７
纯 铜 真 空 钎 焊 接 头 的 组 织 及 力 学 性 能 研 究
（６６０，６７０，６８０，６９０℃ ） 和 ３种 保 温 时 问 （５，ｌＯ， １５ ｍｉｎ） 下与 纯 铜 进 行 真 空钎 焊 试 验 ，借 助 【ｒｒＡ，ＸＲＤ，ＥＤＳ和 金 相 显徽 镜 探 讨 了
钎 焊接 头 的界 面 微 观 组 织 结 构及 断 口形 貌 ．并 通 过拉 伸 试验 评 价 了接 头强 度 。 研 究 结 果表 明 ：在 ６８０℃ ，１５ ｍｉｎ条 件 下 ，接 头抗 拉 强 度
张 静 ，俞 伟 元 ，路 文 江 ， 陈 学定
（１．河 西 学 院 职 业技 术学 院 ，甘 肃 张掖 ７３４０００；２．兰 州 理 工 大 学 材 料 科 学 与工 程学 院 ，甘 肃 兰州 ７３００５０）
摘 要 ：利 用 快 速 凝 固技 术 和 传 统 铸 造 技 术 分 别 制 备 出成 分 相 同 的Ｃｕ—Ｎｉ—Ｓｎ—Ｐ非 晶 薄 带 钎 料 和 普 通 钎 料 ，将 ２种 钎 料 在 ４种 钎 焊 温 度
最 高 ，非 晶钎 料 的 接 头 抗拉 强度 明 显优 于普 通 钎 料 ， 界 面反 应 层 由扩 散 区、 残 余 钎料 区组 成 。 随 着保 温 时 间 的延 长和 钎 焊 温 度 的 升 高 ，
扩散 深度 增 加 ． 冶金 作 用 增 强 ， 在 基体 深 度 方 向明 显 表 现 为 沿 晶界 优 先 渗 透 。
ｌ０ｒ３ Ｐａ，随 炉冷 却 。用 配 好 的５ｇ ＦｅＣ１３＋５ ｍＬ ＨＣ１＋９５ ｍＬ￣ｔｇ溶 液 对 抛 光 好 的接 头 进 行 腐 蚀 ，借 助ＳＥＭ和ＥＤＳ进 行 显 微 组 织 观 察分 析 。采 用 拉 伸试 验 法 进 行 接头 强 度 评 定日。
铜磷锡钎料钎焊黄铜接头组织及性能
铜磷锡钎料钎焊黄铜接头组织及性能0 序言铜磷钎料由于熔点低、自钎性好、价格低且钎焊接头强度较高，因此在钎焊铜和铜合金方面得到广泛的应用[1-3]。
铜磷钎料中，磷能显著降低铜的熔点且有很好的自钎作用，工业生产应用中的磷含量一般在5(质量分数，%)以上。
由于钎料中易形成大量Cu3P脆性相，导致合金在室温下呈脆性，使铜磷钎料的韧性远远低于银基钎料，且只能在热态下挤压和轧制，因而限制了它的应用。
为了优化铜磷钎料，采用合金化的策略来改善Cu-P钎料的物理性能和钎焊力学性能。
向铜磷钎料中添加银元素能有效降低铜磷合金的熔化温度、改善其加工韧性。
但是，银属于贵金属且资源有限，随着银价格上涨和生产用量的增加，铜磷银钎料的成本也不断攀升，生产成本急剧增加。
近年来，节银钎料越来越引起人们的关注。
锡在铜磷钎料中被认为是替代银最有效的元素。
为了降低成本，在铜磷钎料中添加锡元素替代银来降低铜磷钎料的熔点和成本，提高钎料的焊接性能[4-5]。
国内外对铜磷锡钎料的研究着重于Sn元素对铜磷钎料组织及性能等方面的研究[6]。
文中采用铜磷锡钎料钎焊黄铜板对接接头，测量其接头的抗拉强度，观察接头显微组织结构和拉伸断口形貌，以期为铜磷钎料成分的优化设计提供依据。
1 试验设计及方法试验钎料为郑州机械研究所生产的铜磷锡钎料，钎料的形态为丝状，直径为φ1.6 mm，铜磷锡钎料的化学成分及特性如表1所示。
试验的母材为黄铜板(Cu质量分数为60%，Zn的质量分数为40%)，尺寸为1.5 mm×15 mm×80 mm。
黄铜板抗拉强度为357 MPa。
表1 B-Cu90PSn钎料化学成分及固液相线化学成分(质量分数，%)CuPSn固相线温度TS/℃液相线温度TL/℃9064652．2683．6根据GB 11363—2008《钎焊接头强度试验方法》，采用上述钎料钎焊黄铜板对接接头。
钎焊前，首先在酸性清洗剂中超声波清洗试件表面的氧化物及杂质，其后用清水冲洗、砂纸打磨，将打磨后的试件和钎料放入酒精中超声波清洗，最后用吹风机吹干备用。
Al-Si-Cu-Zn钎料钎焊3003铝合金的接头组织及力学性能
第 ９期
２０１６年 ９月 第 ３２— ３７页
材 料 工 程
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍ ａｔｅｒｉａｌｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏ１．４４ ＮＯ．９ Ｓｅｐ． ２０１６ ＰＰ．３２— ３７
Ａｌ－Ｓｉ—Ｃｕ－Ｚｎ钎 料 钎 焊 ３００３铝 合 金 的 接 头 组 织 及 力 学 性 能
ｖａｌｕｅ ｏｆ ９２．３Ｍ Ｐａ，ｗｈｉｃｈ ｉＳ ａｂｏｕｔ ６２．７ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｓｅ ｍａｔｅｒｉａ１．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ；ｂｒａｚｉｎｇ；ａｌｕｍｉｎｕｍ ｂａｓｅｄ ｆｉｌｌｅｒ ｍｅｔａｌ；ｊ ｏｉｎｔ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｊｏｉｎｔ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｇｏｏｄ ｊｏｉｎｔｓ ａｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ａｔ ｂｒａｚｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ５４０—５８０℃ ｆｏｒ １０ｍｉｎ．Ｔｈｅ ｂｒａｚｅｄ ｊｏｉｎｔ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ（ｉｔ（Ａ１） ｓｏｌｉｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｅ（Ａｌ２Ｃｕ） ｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄ，ｆｉｎｅ ｓｉｌｉｃｏｎ ｐｈａｓｅ ａｎｄ Ａ１ＣｕＦｅＭ ｎ＋ Ｓｉ ｐｈａｓｅ ｉｎ ｔｈｅ ｃｅｎｔｒａ１ ｚｏｎｅ ｏｆ ｂｒａｚｅｄ ｓｅａｍ ，ａｎｄ ｏｃ（Ａ１） ｓｏｌｉｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｌｅｍｅｎｔ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｌａｙｅｒｓ ａｔ ｂｏｔｈ ｔｈｅ ｓｉｄｅｓ ｏｆ ｂｒａｚｅｄ ｓｅａｍ ，ａｎｄ ｔｈｅ ｂａｓｅ ｍｅｔａ１．Ｔｈｅ ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（ＲＴ）ｓｈｅａｒ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｏｉｎｔ ｏｃｃｕｒｓ ａｔ ｔｈＡ１） ｉｎ ｔｈｅ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｌａｙｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｅｎｔｅｒ ｚｏｎｅ ｏｆ ｂｒａｚｅｄ ｓｅａｍ ，
超声波辅助CuAl液相钎焊接头冶金连接机制及性能研究
二、结果与讨论
1、晶体结构与显微组织
通过X射线衍射分析发现，AZ31B镁合金主要由α-Mg基体和Mg-Zn-Al金属间 化合物组成。其中，Mg-Zn-Al金属间化合物在时效处理过程中溶解于基体中，起 到固溶强化作用。显微组织观察表明，随着时效时间的延长，析出相的数量和尺 寸发生变化。时效时间对AZ31B镁合金的力学性能有重要影响。
3、图示：将实验数据以图表的形式进行展示，便于观察和分析。
实验结果表明，本次演示提出的界面追踪方法能准确预测气液两相流动中的 相界面位置，并揭示了液滴撞击壁面运动机制受形态、速度和壁面性质等因素的 影响。同时，该方法还可用于研究其他复杂流动现象，具有很高的应用价值。
五、结论
本次演示通过对气液两相流动相界面追踪方法及液滴撞击壁面运动机制的研 究，提出了一种基于几何建模的Level Set方法用于相界面追踪，并详细探讨了 液滴撞击壁面运动机制的多种影响因素。通过实验验证和分析，证实了本次演示 提出的方法的有效性和正确性，并揭示了液滴撞击壁面运动机制的相关规律。研 究成果将为气液两相流动的预测和控制提供理论支持和实践指导，并有望应用于 其他复杂流动现象的研究。
文献综述：目前，针对CC复合材料与TC4合金的钎焊接头组织研究主要集中 在焊接工艺、接头微观组织、力学性能等方面。在焊接工艺方面，研究表明采用 激光焊接和真空钎焊等方法可有效提高焊接质量和效率。在接头微观组织方面， 研究主要界面反应、元素扩散等现象。在力学性能方面，研究主要集中在拉伸、 弯曲、剪切等试验，以评估接头的承载能力。
结论：
本次演示通过实验研究探讨了超声波辅助CuAl液相钎焊接头冶金连接机制及 性能。结果表明，超声波辅助CuAl液相钎焊接头具有较好的冶金连接机制和力学 性能。超声波的空化、机械振动和热量作用对CuAl液相钎焊接头的微观组织、元 素分布和力学性能产生了积极影响。
钎焊接头连接件以及焊缝设计与性能研究
钎焊接头连接件以及焊缝设计与性能研究随着工业发展的需求不断增加，钎焊技术作为一种重要的连接方式，在各行各业得到了广泛应用。
本文将探讨钎焊接头连接件的设计原则以及焊缝设计与性能的研究，从而为相关领域的实际应用提供参考。
钎焊接头连接件是指通过钎焊技术将两个或多个金属零件连接在一起的装配件。
它具有以下几个主要部分：钎料、基材、填充材料和焊缝。
钎焊接头连接件的设计需要考虑以下几个因素：首先，钎料的选择对于接头连接的质量和性能至关重要。
钎料应具有良好的润湿性、流动性和可扩散性，以确保填充金属能够和基材充分融合。
常用的钎料有银基、铝基和铜基钎料，选择合适的钎料要考虑基材的材质、使用环境中的温度和压力等因素。
其次，基材的选择要与钎料相匹配。
基材可以是金属、陶瓷或复合材料等，不同的基材具有不同的物理性能和化学性质。
在设计钎焊接头连接件时，需要考虑基材的熔点、强度、蠕变性能等。
填充材料用于填充连接件之间的间隙，其作用是增加接头的强度和耐久性。
填充材料应具有良好的可塑性和可焊性，与钎料和基材相容性良好。
一般来说，填充材料应选择与基材相似的材质，以确保钎焊接头连接件的整体性能。
焊缝的设计是钎焊接头连接件中的关键环节。
焊缝的几何形状和尺寸直接影响接头的强度和耐久性。
一般来说，焊缝的宽度、深度和角度等参数应根据具体应用需求和基材的特性来确定。
较宽的焊缝可以提高接头的承载能力，但会增加焊接过程中的材料消耗和成本。
因此，焊缝的设计应在满足强度要求的基础上尽量减小焊缝的尺寸。
焊缝的性能研究是钎焊接头连接件设计中的重要环节。
通过对焊缝的力学性能、热力学性能和电化学性能等进行研究，可以评估钎焊接头连接件的可靠性和稳定性。
机械性能测试包括拉伸试验、冲击试验和硬度测试等，可评估接头的强度、韧性和硬度。
热力学性能研究可以揭示焊接过程中的热应力、残余应力和变形情况，以指导接头的制备和应用。
电化学性能测试则可以评估接头在腐蚀环境中的抗蚀性能。
Cu-Al钎焊接头分离技术研究的开题报告
Cu-Al钎焊接头分离技术研究的开题报告【摘要】钎焊接头是一种广泛使用的连接方式，特别是在高温、高压和腐蚀环境下。
然而，在某些情况下，为了进行检修、维护或更换设备，需要对钎焊接头进行分离。
本文将研究针对Cu-Al钎焊接头分离技术，包括分离原理、分离方法、影响分离效果的因素等。
【关键词】Cu-Al钎焊接头；分离技术；分离原理；分离方法；影响因素【引言】钎焊接头具有连接强度高、密封性好、耐腐蚀性好等优点，在工业生产中得到广泛应用。
但是，在某些情况下，需要对钎焊接头进行分离，例如进行检修、维护或更换设备等。
因此，研究钎焊接头分离技术，具有重要的理论和实际意义。
Cu-Al钎焊接头由铜和铝两种金属钎焊而成，具有一定的韧性和可塑性。
但是，由于铜和铝两种金属的热膨胀系数不同，容易产生热应力，导致接头出现变形、开裂等问题。
因此，钎焊接头的分离也面临着较大的技术难度。
本文将以Cu-Al钎焊接头分离技术研究为主题，针对分离原理、分离方法、影响分离效果的因素等展开研究。
【分离原理】钎焊接头分离的基本原理是通过热力学效应消除焊接，使铜和铝两种金属分开。
在Cu-Al钎焊接头的分离过程中，首先要解除接头的固定，如螺栓、螺母等，并在接头周围加热。
由于铝的热导率高，铜的热容量大，当加热到一定温度时，铝热膨胀，使铜与铝断裂。
此时，如不及时采取措施，可能会烧坏铝和铜接头。
【分离方法】1.热剪切法热剪切法是一种常用的Cu-Al钎焊接头分离方法。
方法是使用热切割器或火焰喷枪加热接头周围，使接头达到熔点以上，再采用机械剪断剪断。
该方法破坏了接头，但不影响其质量。
2.磁力分离法磁力分离法是一种非接触式分离方法，具有分离精度高、分离速度快等优点。
该方法利用磁感应强度差异分离铝和铜，将磁轨道降至0（即去磁）后，铝和铜即可分离。
该方法不会破坏接头，可充分利用铜和铝的回收价值。
3.化学分离法化学分离法是一种通过化学反应实现接头分离的方法。
该方法涉及化学品的使用，具有危险性，操作难度较大，使用范围相对较窄。
微观组织对2A12铝合金熔焊接头力学性能的影响_乔及森
焊接学报
第 32 卷
组织和杂质． 这些组织通常很脆，不能随周围的基 体一起发生塑性变形，在初期当基体开始承受较小 的塑性变形量时，大粒子就会本身开裂或与基体脱 开较早形成显微孔洞，从而引起局部应力集中和局 部应变增大． 因此在拉应力的作用下，二次相在发 生塑性变形初期与基体脱落，直接导致了接头的脆 断． 图 6c 为母材微观断口形貌． 可见母材断口区域 主要为韧窝形的断裂模式，是延性断裂． 在黑色颗 粒即在二次相分布较密集的部位韧窝尺寸均比较 大，整个断口韧窝尺寸大小不一，因为在整个拉伸过 程中，首先被损坏的区域均是在析出相及杂质周围 起裂，通过位错的滑移，在这些粒子周围被钉扎，当 外加力大于钉扎力的时候，就会在这些区域首先出 现孔洞，并随之扩展，直至断裂．
试样尺寸为 15 mm × 15 mm × 2． 5 mm 及 15 mm × 15 mm × 3． 0 mm，首先采用 10% 高氯酸 + 90% 酒精的
6
焊接学报
电解液对试样进行电解抛光，而后采用配比为 1% 氢氟酸 （ HF ） + 1． 5% 盐 酸 （ HCl ） + 2． 5% 硝 酸 （ HNO3 ） + 95% 水进行金相腐蚀，最后在光学显微 镜下观察焊接接头的显微组织． 图 2 为所取焊接接 头的金相组织． 采用显微维氏硬度计 HX-1000TM 对接头各区域的硬度进行测量，图 3 为焊接接头各 区域的显微硬度分布．
收稿日期： 2010 － 08 － 06 基金项目： 国家自然科学基金资助项目（ 51065016 ） ； 甘肃省留学人
员科技资助项目（ 1001ZBS113）
图 1 焊缝外观形貌 Fig. 1 Appearances of welded joint
钎焊过程原位合成Al-Si-Cu合金及接头性能
钎焊过程原位合成Al-Si-Cu合金及接头性能龙伟民;路全彬;何鹏;薛松柏;吴铭方;薛鹏【摘要】Al-Si-Cu基钎料熔点低、强度高,非常适用于铝合金的钎焊.但位于三元共晶成分点附近的Al-Si-Cu合金由于含有大量的CuAl2脆性金属间化合物,无法采用常规塑性加工方法成形,因此限制了其使用范围.为克服上述不足,设计一种使用AlSi-CuAl复合焊丝在钎焊过程中原位合成Al-Si-Cu钎料的方法,并对其钎焊接头组织与性能进行研究.结果表明:采用的复合焊丝外层为AlSi合金,内层为CuAl合金粉,两者熔点接近.复合钎料的加工性能远优于同成分的Al-Si-Cu钎料.使用复合焊丝感应钎焊3A2l铝合金,钎焊过程中两种合金几乎同时熔化,经瞬间保温后可充分熔合并形成Al-Si-Cu钎料,获得成分均匀、界面结合良好的钎缝,钎焊接头抗剪强度高于采用常规Al-Si-Cu钎料钎焊的接头抗剪强度.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2016(044)006【总页数】7页(P17-23)【关键词】Al-Si-Cu钎料;原位合成;复合焊丝;钎焊【作者】龙伟民;路全彬;何鹏;薛松柏;吴铭方;薛鹏【作者单位】郑州机械研究所新型钎焊材料与技术国家重点实验室,郑州450001;郑州机械研究所新型钎焊材料与技术国家重点实验室,郑州450001;哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室,哈尔滨150001;南京航空航天大学材料科学与技术学院,南京210016;江苏科技大学先进焊接技术省级重点实验室,江苏镇江212003;南京理工大学材料科学与工程学院,南京210094【正文语种】中文【中图分类】TG454铝及铝合金广泛应用于电力电子、车辆、制冷和航空领域，且其应用范围在不断扩大[1-5]。
钎焊是铝合金应用最广的连接方式之一，由于常用的铝基钎料液相线与被焊铝合金的固相线非常接近，铝合金钎焊时钎焊温度控制难度较大，易发生溶蚀、过烧甚至使母材熔化[1,6]。
Sn-9Zn基无铅钎料Cu钎焊接头及界面区组织性能的研究的开题报告
Sn-9Zn基无铅钎料Cu钎焊接头及界面区组织性能的研究的开题报告一、研究背景现代电子信息产品广泛应用，对高性能、高可靠、低成本的电子元器件提出了更高的要求。
而电子产品的生产需要使用大量的电子元器件，包括电路板、电子连接器、模块等等，这些元器件的连接和固定通常使用钎焊工艺完成。
传统的钎焊工艺使用的钎料通常含铅，但是随着环保意识的不断提高，含铅钎料已经逐渐被淘汰。
无铅钎料成为了发展趋势，同时也带来了新的问题。
钎焊接头和界面区的组织形态和化学成分对于钎焊接头的性能、可靠性和使用寿命有着重要的影响。
因此，对于无铅钎料的研究需要探索合理的无铅钎料配方和加工工艺，同时也需要对接头和界面区进行深入的研究，以提高无铅钎料的钎焊性能和使用寿命。
本研究针对Sn-9Zn基无铅钎料在Cu钎焊接头及界面区组织性能的研究开展，旨在探究无铅钎料的物理、化学特性以及加工参数对接头和界面区组织性能的影响。
二、研究内容1. 研究Sn-9Zn基无铅钎料的物理、化学特性，分析其与Cu钎焊材料的相容性；2. 通过实验探究无铅钎料的加工参数对接头和界面区组织性能的影响，分析钎焊接头的微观组织结构、化学成分、晶粒大小、相变的特性；3. 实验研究各种工艺参数对Sn-9Zn基无铅钎料的熔化、流动性以及成形性的影响，探索优化钎焊工艺的方法；4. 测试钎焊接头的力学性能，包括强度、延展性、硬度等，以及热膨胀系数、热疲劳性等，分析无铅钎料的耐用性和可靠性。
三、研究意义1. 对于无铅钎料在电子行业中的应用提供重要的参考和指导；2. 探究研究Sn-9Zn基无铅钎料的物理、化学特性以及钎焊接头和界面区的组织性能，为无铅钎料的产业化应用提供科学的依据和技术支撑；3. 优化无铅钎料的组配比例和加工工艺，提高钎焊接头的质量和生产效率，降低生产成本；4. 对于环保和可持续发展提出了新的思路和方向，推动了环保产业的发展。
cual管气体火焰钎焊接头特征及热力学分析
第３４卷第５期重庆大学学报Ｖｏｌ．３４Ｎｏ．５２０１１年５月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＭａｙ２０１１ 文章编号：１０００ ５８２Ｘ（２０１１）０５ ０３１ ０５犆狌／犃犾管气体火焰钎焊接头特征及热力学分析罗 键ａ，赵国际ａ，王向杰ａ，孙 玉ｂ（重庆大学ａ．机械传动国家重点实验室；ｂ．材料科学与工程学院，重庆４０００４４）收稿日期：２０１０ １２ ０８基金项目：重庆市自然科学基金资助项目（ＣＳＴＣ２００８ＢＢ３３０３）；教育部新世纪优秀人才支持计划（ＮＣＥＴ ０８ ０６０７）；教育部长江学者和创新团队发展计划（ＩＲＴ０７６３）；重庆大学大型仪器设备开放基金资助；机械传动国家重点实验室自主研究课题作者简介：罗键（１９７１），男，重庆大学教授，博士生导师，主要从事先进焊接技术及其理论研究，（Ｅ ｍａｉｌ）ｌｕｏｊｉａｎ＠ｃｑｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。
摘 要：通过计算Ｃｕ／Ａｌ管氧乙炔气体火焰钎焊条件下形成金属间化合物的各化学反应的熵变，对Ｃｕ／Ａｌ金属间化合物的形成及向ＣｕＡｌ２转化的趋势进行了化学热力学分析；结合ＸＲＤ、ＳＥＭ、ＥＤＳ研究了Ｃｕ／Ａｌ管氧乙炔气体火焰钎焊接头组织与元素分布特征。
结果表明，Ｃｕ／Ａｌ管氧乙炔气体火焰钎焊条件下，接头中脆性金属间化合物ＣｕＡｌ２由Ｃｕ、Ａｌ原子的直接结合和其他Ｃｕ／Ａｌ金属间化合物与Ａｌ原子的继续反应生成，其中ＣｕＡｌ自主转化趋势较强；热力学计算分析与接头ＸＲＤ分析结果一致。
钎焊接头可分为３个特征区域：靠近Ａｌ基体侧形成了宽度约３０μｍ的α Ａｌ与α Ａｌ＋ＣｕＡｌ２二元共晶区；钎缝中心偏Ａｌ基体一侧形成了宽度约１５０μｍ组织细密的多元共晶组织区；钎缝中靠近Ｃｕ基体宽度约１２０μｍ区域，Ｃｕ的大量扩散并与Ａｌ充分反应，形成了粗大珊瑚状ＣｕＡｌ２。
关键词：Ｃｕ／Ａｌ；钎焊；ＣｕＡｌ２；元素分布；热力学 中图分类号：ＴＧ４５４文献标志码：Ａ犆犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊犪狀犱狋犺犲狉犿狅犱狔狀犪犿犻犮狊犪狀犪犾狔狊犻狊狅犳狅狓狔犪犮犲狋狔犾犲狀犲犳犾犪犿犲犫狉犪狕犻狀犵犼狅犻狀狋狅犳犆狌／犃犾狋狌犫犲狊犔犝犗犑犻犪狀ａ，犣犎犃犗犌狌狅 犼犻ａ，犠犃犖犌犡犻犪狀犵 犼犻犲ａ，犛犝犖犢狌ｂ（ａ．ＴｈｅＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ；ｂ．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００４４，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：ＥｎｔｒｏｐｙｃｈａｎｇｅｓｉｎｃｈｅｍｉｃａｌｒｅａｃｔｉｏｎｏｆＣｕ／ＡｌｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎＣｕ／Ａｌｏｘｙａｃｅｔｙｌｅｎｅｆｌａｍｅｂｒａｚｉｎｇａｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｔｅｎｄｅｎｃｙｏｆＣｕ／ＡｌｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄｓｆｏｒｍａｎｄｔｒａｎｓｆｏｒｍｔｏＣｕＡｌ２ｉｓａｎａｌｙｚｅｄｗｉｔｈｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｃｈｅｍｉｃａｌｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓ．ＴｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｅｌｅｍｅｎｔｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｄｉｆｆｕｓｉｏｎｏｆｔｈｅＣｕ／ＡｌｏｘｙａｃｅｔｙｌｅｎｅｆｌａｍｅｂｒａｚｉｎｇｊｏｉｎｔａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｂｙＸＲＤ，ＳＥＭａｎｄＥＤＳ．Ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ，ｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆＣｕ／Ａｌｏｘｙａｃｅｔｙｌｅｎｅｆｌａｍｅｂｒａｚｉｎｇ，ｔｈｅＣｕＡｌ２ｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄｓｆｏｒｍｅｄｂｙｔｈｅｄｉｒｅｃｔｒｅａｃｔｉｏｎｏｆＣｕ＆ＡｌａｔｏｍｓａｎｄｔｈｅｓｕｓｔａｉｎｅｄｒｅａｃｔｉｏｎｏｆＣｕ／ＡｌｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄｓｗｉｔｈＡｌａｔｏｍｓ．ＣｕＡｌｈａｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｓｔｒｏｎｇｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｒｅｎｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｒｅｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅＸＲＤｏｆｊｏｉｎｔ．Ｂｒａｚｉｎｇｊｏｉｎｔｃａｎｂｅｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｔｈｒｅｅｆｅａｔｕｒｅｒｅｇｉｏｎｓ：ｔｈｅα Ａｌａｎｄｂｉｎａｒｙｅｕｔｅｃｔｉｃ（α Ａｌ＋ＣｕＡｌ２）ｒｅｇｉｏｎｉｓｎｅａｒＡｌｓｉｄｅｗｉｔｈｔｈｅｗｉｄｔｈｏｆａｂｏｕｔ３０μｍ；ｔｈｅｆｉｎｅｍｕｌｔｉｐｌｅｅｕｔｅｃｔｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｆｏｒｍｅｄｉｎｂｒａｚｉｎｇｓｅａｍｃｅｎｔｅｒｎｅａｒＡｌｓｉｄｅｗｉｔｈｔｈｅｗｉｄｔｈｏｆａｂｏｕｔ１５０μｍ；ａｎｄｔｈｅｒｅｇｉｏｎｎｅａｒＣｕｓｕｂｓｔｒａｔｅｗｉｔｈｔｈｅｗｉｄｔｈｏｆａｂｏｕｔ１２０μｍ，ｗｈｅｒｅＣｕｄｉｆｆｕｓｅｓｌａｒｇｅｌｙａｎｄｒｅａｃｔｓｒｉｃｈｌｙｗｉｔｈＡｌａｎｄｍａｓｓｉｖｅＣｕＡｌ２ｉｓｆｏｒｍｅｄｌｉｋｅｃｏｒａｌｓ．犓犲狔狑狅狉犱狊：Ｃｕ／Ａｌ；ｂｒａｚｉｎｇ；ＣｕＡｌ２；ｅｌｅｍｅｎｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ；ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓ 在工业领域中，Ａｌ与Ｃｕ都是良好的导热、导电材料。
Ti、Ce对Zn-22Al钎料及CuAl钎焊接头性能影响的研究的开题报告
Ti、Ce对Zn-22Al钎料及CuAl钎焊接头性能影响的研究的开题报告题目：Ti、Ce对Zn-22Al钎料及CuAl钎焊接头性能影响的研究背景与意义：在航空、航天、汽车等领域中，金属材料的焊接和钎焊等连接技术广泛应用。
Zn-22Al钎料和CuAl钎焊接头是常见的连接方式，其性能直接影响着连接部件的可靠性和使用寿命。
同时，Ce、Ti等元素作为添加剂加入到钎料中，也能够改善其性能，并增加其应用范围。
因此，研究添加Ce、Ti等元素对Zn-22Al钎料及CuAl钎焊接头性能的影响，具有重要的理论和实践意义。
研究内容：本研究拟采用Zn-22Al钎料和CuAl钎焊接头作为研究对象，探究Ce、Ti元素添加剂对其性能的影响。
1. 实验方案设计2. Zn-22Al钎料和CuAl钎焊接头的制备3. 测试添加Ce、Ti前后钎料和焊接头的力学性能和微观形貌预计研究结果：1. Ce、Ti元素添加剂能够改善钎料和焊接头的性能。
2. Ce、Ti元素添加量对钎料和焊接头的性能会产生一定影响。
3. Zn-22Al钎料和CuAl钎焊接头连接性能差异较大。
4. 结合微观形貌，对钎料和焊接头的性能变化进行分析。
研究方法：本研究采用实验方法，通过制备Zn-22Al钎料和CuAl钎焊接头，并添加Ce、Ti等元素，测试其力学性能和微观形貌，以分析Ce、Ti元素添加剂对钎料和焊接头性能的影响。
参考文献：1. 翟国兴, 田静, 韩传强. La对Zn-22Al基钎料性能的影响[J]. 稀土, 2007(增刊1):138-141.2. 刘东波, 蔡飞, 许娟娟, 等. 镁元素对纯铜焊接接头力学性能影响的研究[J]. 焊接学报, 2014, 35(12):18-22.3. 张春华, 龚建波. 铥、钒对钎料性能及晶粒生长方向的影响[J]. 稀有金属材料与工程, 2014, 43(11):2425-2429.。
Al_Si_Cu_Zn钎料性能研究
焊接技术第３６卷第１期２００７年２月铝及铝合金以其优良的物理、化学性能，良好的加工、表面处理和耐蚀性能，在当代工业材料中占有很重要的地位，被广泛应用于航天航空、建筑、电器、汽车和船舶等部门［１，２］。
又由于其比强度高、耐腐蚀性好等优点，是代替钢材等作为结构材料的理想材料，同时也是当今所需要的绿色环保、节能材料。
而纯铝、铝合金的连接及其加工工艺在其中起着非常重要的作用［３］。
在众多的连接方法中，钎焊作为一种能够可靠地连接铝及其合金结构件的连接方法而被广泛应用。
但铝及其合金具有硬度低、焊接时表面氧化膜难去除等缺点，与之匹配的中温钎料、钎剂研究不成熟，而使得铝及铝合金的更广泛的应用受到了限制。
传统的Ａｌ－１２Ｓｉ钎料（共晶点温度５７７℃）可以钎焊某些铝合金而得到可靠的接头，但是和这些铝合金的熔化温度相比，钎焊温度又过高，经常会发生铝合金母材过烧及元器件损坏现象，因此只能钎焊纯铝和少数几种熔点较高的铝合金，如６０６３，３Ａ２１等。
而像７Ａ０４，７Ａ０５等铝合金由于固相线温度低于Ａｌ－Ｓｉ钎料熔点，故不能用该钎料来钎焊。
为了解决这些问题，许多研究人员都在研究一种能够钎焊绝大多数铝合金而又具有满意连接强度的低熔点钎料。
Ｋａｙａｍｏｔｏ等人研究了一系列可用于焊接６０６１铝合金且具有低熔点和足够接头强度的Ａｌ－Ｇｅ－Ｓｉ－Ｍｇ钎料。
然而，Ｇｅ的价格使得这种钎料过于昂贵。
Ｈｕｍｐｓｔｏｎ和Ｊａｃｏｂｓｏｎ等人报道了一种熔化区间在５１８￣５３８℃之间的Ａｌ－５Ｓｉ－２０Ｃｕ－２Ｎｉ钎料。
Ｓｕｚｕｋｉ等人也曾研究过一系列三元共晶的Ａｌ－Ｓｉ－Ｚｎ钎料［４］。
而笔者主要是研究了一系列Ａｌ－Ｓｉ－Ｃｕ－Ｚｎ系钎料，该系列由于Ｃｕ，Ｚｎ元素的加入，不仅使得该系钎料熔点降低（大约在５００～５７７℃），而且具有良好的流动性、润湿性。
１试验材料及设备本试验所用母材为１０６０纯铝和６０６３铝合金，母材有关的性质［２］见表１。
钎料为自制的Ａｌ－Ｓｉ－Ｃｕ－Ｚｎ钎料，其成分见表２。
高强Al-Cu合金2219焊接接头组织与性能
高强Al-Cu合金2219焊接接头组织与性能研究了高强Al-Cu合金2219 MIG焊焊接接头组织与性能。
2219铝合金焊缝显微组织为α(Al)+ α（Al）-CuAl2共晶，焊接接头中焊缝硬度值最低，焊缝拉伸性能最差，因此焊缝为焊接接头最薄弱区。
2219铝合金焊接接头力学性能远低于母材的力学性能，强度系数仅为母材的63.2%。
焊接接头经过人工时效处理，降低了焊接接头塑性，提高了接头强度，强度系数达到母材的67.6%。
0 序言铝铜合金也称硬铝合金，可热处理时效强化，具有很高的室温强度及良好的高温和超低温性能[1]，因此铝铜合金是工业中应用广泛的金属结构材料之一。
在铝铜系列合金中，多数合金的焊接性能不良，焊接接头强度系数仅为母材的60%[2]，严重制约了铝铜合金在工业中的进一步应用。
2219铝合金是一种高强、耐热、焊接性相对较好的铝铜合金[3]，由于国内对其焊接性能研究较少，其主要作为优良的贮箱结构材料，因此，研究2219铝合金焊接接头组织与性能，有利于进一步扩展2219铝合金的应用范围。
1 试验材料及试验方法试验材料为板厚20mm的2219-T87高强铝铜合金，焊丝为ER2319，直径为1.6mm。
2219铝合金及ER2319焊丝化学成分见表1。
焊接设备采用德国CLOOS公司生产的Qunito 503 MIG焊机，保护气体为纯度99.9%的氩气。
焊接后从试板上沿焊缝横向截取试样，加工成拉伸试样。
对拉伸试样进行时效处理，人工时效工艺为：160℃时效16小时。
拉伸实验在AG-250KNE电子拉伸实验机上进行。
用MICROMET硬度仪测量焊接接头横截面的维氏硬度变化，压头载荷为5Kg。
用E2-X30P/R型光学显微镜观察显微组织，用JB-30能谱仪进行化学成分分析，最后利用SSX-550扫描电镜对断口进行分析。
表1 2219铝合金及ER2319焊丝化学成分（质量分数,%）2 试验结果和讨论2.1母材及焊缝显微组织图1 和图2 分别为母材及焊缝显微组织。
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Cu
钎缝
（1）采用 Al-Si 系钎料进行了 Cu/Al 异种金属 的直接钎焊研究，在钎焊温度 610℃~625℃，保温 时间 2~3min，压力 0.4~0.8MPa 时可形成成型良好 的 Cu/Al 钎焊接头，扫描电镜分析发现，钎缝区存 在大量共晶组织 α(Al)-CuAl2 及弥散分布的针条状 析出组织。
比
(MPa)
(MPa)
(HB)
Al(1035)
660
2.71
946
226
71
0.33
140
100
32
Cu(C11000) 1083
8.9
385
390
108.5 0.35
215
-
35-45
合构件的广泛应用具有重要的实际意义。
水）对接头进行金相显蚀。采用金相显微镜及
JSM-6480 扫描电镜（SEM）对 Cu/Al 钎焊接头的显
7 H. T. Zhang, J. Cao, H. Lu. Interfacial Microstructure
copper-aluminium[J]. Materials Science and
and Phase Constitution of the Cu/Al Dissimilar Metals
本课题采用直接钎焊方法实现了用于电力接 头的铜铝板材可靠连接。并采用金相显微镜、扫描 电镜（SEM）、显微硬度计和能谱分析（EDS）等 手段对铜铝异种金属直接钎焊的界面反应以及钎 焊界面的组织性能进行了分析。本文对于解决铜铝 异种金属板材的大面积连接、推动铜铝异种材料复
1 实验材料及方法
试 验 采 用 材 料 为 工 业 纯 铝 1035 和 紫 铜 C11000。采用 Al-Si 系(AlSi12)钎料进行炉中钎焊。 母材的主要化学成分及热物理性能见表 1。钎焊试 板 的 尺 寸 分 别 为 纯 铝 50×50×3mm 和 紫 铜 50×50×2mm，焊前严格清除母材和钎料表面的氧化 膜和油污。将 Al-Si 钎料压制成厚度 1.0mm 的片状， 然后用不锈钢夹具按铜-钎料（钎剂）-铝片的次序 将待焊试件组装、夹紧，采用的钎剂为 HF-202，放 置在箱式电阻炉中进行钎焊。所采用的 Cu/Al 钎焊 工艺参数为：升温速度 14-16℃/min，钎焊温度 610 ℃~625℃，保温时间 2~3min，压力 0.4~0.8MPa， 随炉冷却至 100℃后出炉空冷。
-
0.05 0.03 0.6
0.05
-
0.05
-
- 0.35
Cu(C11000) - 99.0
-
0.005 -
-
-
-
0.002 -
0.005 0.06 -
热物理性能
熔点
密度 平均比热容 热导率 弹性模量 泊松 抗拉强度 屈服强度 布氏硬度
(°C)
(g·cm-3) (J·kg-1·K-1) (W·m-1·K-1) (GPa)
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较大，容易造成应力集中，降低接头的使用性能。 (a)
化合物的生长。
Al
钎缝
Cu
Cu
Cu
钎缝
（a）Cu 侧元素分布
(b)
3结论
图 5 铜铝钎焊界面裂纹
Al Si Cu
（b）钎缝区元素分布 图 3 Cu/Al 钎焊界面元素分布
关键词：Al/Cu 焊接；界面反应；显微组织；显微硬度
0 前言
铜铝异种金属的连接在航空航天、化工、电力、 制冷等领域具有广泛应用[1-3]。但铜铝异种金属熔 点、热膨胀系数等热物理性能差异较大，且铜、铝 易在高温下生成脆性金属间化合物（IMC），因此熔 焊方法很难实现铜铝的连接[4-6]。铜铝的连接目前采 用压力焊、钎焊等方法，直接钎焊方法具有成本低、 工艺简单的特点，可用于铜铝板材的大面积连接以 及具综合性能的铜铝复合板制备，因此解决铜铝异 种金属的直接钎焊问题具有广阔前景[1, 7-10]。
Joint Made by Contact Reactive Brazing[J]. Advanced Materials Research, 2010, 97-101: 3891-3894. 8 李亚江, 吴会强, 陈茂爱, 杨敏, 冯涛. Cu/Al 真空扩散 焊接头显微组织分析[J]. 中国有色金属学报, 2001,
基金项目:江苏高校优势学科建设工程资助项目；
微组织特征进行观察和分析，采用 MH-5 显微硬度 计测量 Cu/Al 钎焊界面区的显微硬度，通过 INCA
江苏科技大学博士启动基金（35061006）
能谱仪（EDS）分析钎焊界面区的元素分布。
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（b）针条状析出组织
图 2 Cu/Al 钎焊接头钎缝区组织
为分析钎缝中心区的元素分布形态，对钎缝中 心区进行了元素线扫描测试，如图 3(b)所示，Cu-Al 界面生成的 IMC 相在钎缝区弥散分布，未聚集成片 状，不会显著降低钎缝区的力学性能，原 Al-Si 钎 料中的 Si 元素在钎缝中存在局部偏析现象，存在极 少量的初晶 Si。 2.3 显微硬度
(b) 过渡层
Cu
钎缝
过渡层
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图 4 Cu/Al 钎焊界面附近的显微硬度
金属间化合物相也是微观裂纹的萌生及扩展通道，
5 张满, 薛松柏, 姬峰, 娄银斌, 王水庆. CuAl2 相对铜
导致接头的强韧性下降，可以通过调整加热温度、
Cu/Al 直接钎焊接头组织性能研究
夏春智 1, 梁秋会 1，李亚江 2 (1. 江苏科技大学 先进焊接技术省级重点实验室，镇江 212003; 2. 山东大学 材料液固结构演变与加工教
育部实验室，济南 250061)
摘要：采用 Al-Si 钎料对 Cu/Al 异种金属进行了直接钎焊研究，采用金相显微镜、扫描电镜（SEM）及 INCA 能谱仪、显 微硬度等测试方法对钎焊界面区的微观组织及性能进行了分析。试验结果表明：在钎焊温度 610℃~625℃，保温时间 2~3min，
用电火花切割方法切取并制备 Cu/Al 异种金属 钎焊接头试样，采用 NaOH 水溶液（10gNaOH+60ml
表 1 实验母材 Al(1035)和紫铜(C11000)的化学成分及热物理性能
材料
Al Cu Zn
化学成分 /wt.%
Pb Mg Ti Fe
V
Bi
Mn
S
O
Si
Al(1035) 99.35 0.10 0.10
（a）共晶组织
(b)
针条状析出相
Cu
钎缝
Al
过渡层
图 1 Cu/Al 钎焊接头金相组织
采用扫描电镜（SEM）对 Cu/Al 钎焊接头钎缝 区的显微组织进行观察，如图 2 所示。钎缝区组织 均匀，有大量共晶组织及针条状析出组织，元素分 析发现，钎缝区的共晶组织主要为 α(Al)-CuAl2 共 晶相，钎缝中的针条状析出组织主要为 AlCuSi 相， 分布于 Cu 母材侧的钎缝区，未观察到针条状析出 组织聚集现象，对钎缝区性能影响较小。 2.2 界面元素分布
2.4 微观裂纹起源与扩展 Cu/Al 钎焊界面区形成脆性金属间化合物组
织，易引起应力集中，导致微观裂纹，是 Cu/Al 钎 焊接头破坏的主要形式之一[6]。图 5 所示为铜铝界 面微裂纹的产生及扩展过程，微观裂纹产生于含铜 量高的 CuAl2 金属间化合物层，沿 IMC 相界面扩展， Cu/Al 钎焊界面的金属间化合物层贯穿整个 Cu/Al 接头界面，这种微观裂纹危害很大，容易造成整个 连接界面的破坏失效，应通过控制钎焊温度、保温 时间、外部压力等措施抑制 Cu/Al 钎焊界面金属间
Engineering A, 2004, 374(1-2): 224-233.
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C. Berlanga-Labari, A. Albístur-Goñi, P.
Balerdi-Azpilicueta, M. Gutiérrez-Peinado, J.
Fernández-Carrasquilla. Study and Selection of the
采用 INCA 能谱仪对 Cu/Al 钎焊界面的元素分 布进行了分析，Cu 侧元素分布如图 3(a)所示，Cu 母材侧出现了宽约 10μm 的过渡层，过渡层内含有 大量的 Cu、Al 元素，形成 Cu-Al 的金属间化合物 （IMC）相，IMC 层厚度与接头性能密切相关，IMC 厚度越小，接头性能越好。界面区 A 点的元素分析 结果表明，A 点成分为 at%，Al：64.71%，Cu：35.29%， 为 CuAl2 相。从靠近 Cu 母材侧钎缝区域可以发现， 有大量 Cu 元素过渡到钎缝中，并与钎料中的 α(Al)
Cu/Al 钎焊界面附近的显微硬度测试结果如图 4 所示，采用的测试设备为 MH-5 型显微硬度计， 加载载荷为 25gf，加载时间为 10s。图 4(b)所示为 采用不同外部压力时的显微硬度测试结果。
Cu 母材的显微硬度为 55～63MPa，钎缝区由 于生成了脆硬组织，显微硬度变化较大，外部压力 为 0.4MPa 时，钎缝区显微硬度为 200～300MPa； 而外部压力为 0.8MPa 时，钎缝区显微硬度明显升 高，部分区域高于 800MPa，表明有大量脆硬金属 间化合物（IMC）组织生成。钎焊时对钎焊样品施 加一定压力，有利于钎料充分铺展及杂质排出钎 缝，形成无空洞、气孔等微观缺陷的钎焊接头。但 外部压力较大时，Cu 母材与熔化的 Al-Si 钎料接触 更紧密，钎焊冶金反应充分，钎缝区形成的 IMC 相 增多。由于 IMC 相与母材及钎缝的热物理性能差别