80zn20al焊丝焊接3003铝合金性能研究
研究了80Zn-20Al钎料在3003铝合金上的铺展性能，以及该钎料钎焊3003铝合金接头的力学性能、钎焊接头的显微组织分析。铺展实验结果表明，采用510℃、520℃、530℃，该钎料的铺展面积的平均值分别为192.7mm2、205.2mm2、225.5mm2。得出结论：随着加热温度的提高，铺展面积增大。钎焊接头力学性能实验结果表明，搭接接头的抗剪强度值为83.9MPa。对接的抗拉强度值为91.9MPa。钎焊接头显微组织分析表明，80Zn-20Al钎料钎焊3003铝合金接头钎缝内显微组织为枝状的共析组织，与其周围黑白相间的铝基固溶体和锌基固溶体构成。关键词 Zn-Al钎料，铺展性能，力学性能，显微组织目 录
1 引言 1
1.1 Al-Si系列钎料 1
1.2 Sn-Pb系列钎料 1
1.3 Cd-Zn系铝钎料 2
1.4 Sn-Zn系钎料 2
1.5 Zn-Al系列钎料 2
1.6 本课题研究的内容 3
2 研究方法及实验过程 3
2.1 研究的流程图 3
2.2 铝合金的选择及制备 4
2.3 钎料铺展性能实验 5
2.4 钎焊接头力学性能实验 6
2.5 钎焊接头显微组织的分析 8
3 Zn-Al钎料的显微组织 9
4 80Zn-20Al钎料在3003铝合金表面的铺展性能 10
4.1 温度对80Zn-20Al钎料在3003铝合金表面铺展性能的影响 11
4.2 钎料铺展截面显微组织 14
5 80Zn-20Al钎料焊接3003铝合金接头的力学性能研究 14
6 80Zn-20Al钎料焊接3003铝合金接头的显微组织 16
结论 18
致谢 19
参考文献 20
1 引言
随着运载工具材料的轻量化，铝合金的应用范围逐渐变得广泛，因此以材料之间的焊接成为最主要的问题。钎焊是铝合金焊接中最常用方法之一，与熔焊相比较其特点明显在于加热温度一般要低于母材的熔点，对母材的物理
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
6 80Zn-20Al钎料焊接3003铝合金接头的显微组织 16
结论 18
致谢 19
参考文献 20
1 引言
随着运载工具材料的轻量化，铝合金的应用范围逐渐变得广泛，因此以材料之间的焊接成为最主要的问题。钎焊是铝合金焊接中最常用方法之一，与熔焊相比较其特点明显在于加热温度一般要低于母材的熔点，对母材的物理化学性能没有明显的不利影响; 钎焊温度低，容易对工件整体均匀加热等特点。但铝合金的钎焊难度较大[1]，主要原因是：(1)铝的化学性质比较活泼容易与氧产生反应，表面形成致密的氧化膜，阻碍的钎料和母材之间的原子扩散，使得润湿性大大降低；(2)铝合金硬钎焊的用料的熔点与铝合金的熔点差不多，钎焊时母材的晶粒容易变大，或导致母材过量熔解形成熔蚀缺陷；(3)由于焊缝与母材电极电位存在着差异，容易产生电化学腐蚀，给接头带来不利影响；(4)钎剂一般是具有强腐蚀性的卤化盐，因此结构极易发生焊后腐蚀。
1.1 Al-Si系列钎料
Al-Si系列钎料由于其显著的性能运用较广但熔点较高，因此开发Al-Si低熔点钎料成为铝合金钎料的重要研究方向之一[2]。Al-Si系列钎料是以其共晶成分为基础的，它的组织中曲卷片状的Si力学性能不好，但通过添加稀土变质剂可以获得较好的力学性能[3]。Al-Si系列的钎料主要运用于溶剂钎焊，但对于非熔剂钎焊来讲，就必须添加镁，形成Al-Si-Mg三元系钎料。镁在钎焊初期能升华形成镁蒸汽，吸收水汽，避免它的不利影响;其次，镁能活化除膜，使得钎料能很好地润湿母材[4]。Cu可以显著的降低Al-Si系钎料的熔点。也可以使钎料的流动性显著增加，不过生成的化合物CuA12，脆性较大。所以该系列钎料只适合铸成条的使用，难于加工成丝或箔[5]。
1.2 Sn-Pb系列钎料
Sn-Pb系列钎料的熔点较低且价格低廉，所以在低温软钎焊中运用的比较广泛。为了提高该系列钎料的强度，可以在钎料中适量添加一点铋，使钎料基体起到固溶强化作用，此外少量的铋成弥散状态分布，其增加钎料强度作用。当使用该钎料钎焊铝合金的时候，由于钎料中的元素和铝的电极电位相差较大，钎焊之后，会在钎料层和基体之间形成一层强氧极性界面层，使得钎料接头的耐腐蚀性能较差，因此一般不使用纯的Sn-Pb钎料焊铝合金，而是在其中加入其他元素来改善钎料的耐腐蚀性能。Jae-Ean Lee[6]等人研究了银与铜等元素对Sn-Zn共晶钎料微观性能的影响，结果发现，钎料中加入铜和银有效的提高了原来钎料的抗氧化性。
1.3 Cd-Zn系铝钎料
Cd-Zn系铝钎料属于镉基钎料，该系列共晶钎料钎焊温度不超过300℃，可配合有机钎剂使用，与无机钎料相比，改善了抗腐蚀性能，而且钎料工艺及接头强度均程上乘[7]，又易于控制，但是不足在于镉属于有毒元素，因此明令禁止含有镉元素的材料用于家电等领域。另一方面由于镉的色泽深，所以焊后焊缝与母材的色差较大，最终影响产品的美观。
1.4 Sn-Zn系钎料
Zn系的共晶钎料为Sn基钎料，共晶成分为Sn-9Zn，其共晶温度为198℃。其焊接接头强度高，但耐腐蚀性差，因此可以适量添加Ag来改善其性能。Sn-9Zn共晶钎料熔点因为Al和Zn相互可以少量溶解，且从铝侧长出无数刺状固溶体晶须插入钎缝牢固结合，钎焊接头的强度较高，拉伸试验试样断于母材处[8]。因此这种钎料比较容易润湿Al。在这种钎料中添加少量的Sn可以进一步降低钎料的熔点，如果在要求使用无铅钎料的情况下，Sn-9Zn共晶钎料及其衍生系列钎料则是传统Sn-Pb钎料很好的替代品。
1.5 Zn-Al系列钎料
Zn-Al系列钎料属于二元合金钎料[9]。Zn-Al系列合金熔化温度在380 ℃ ~ 450 ℃之间，显著低于铝的熔点，且存在一共晶点Zn的质量分数为95%，温度382 ℃。Zn-Al钎料互熔度大，钎料易往母材晶间处渗透，影响钎料的流动，导致流动性差[2]。但是由于熔点低使得钎焊过程容易控制，母材不易过烧，而且具有优良的塑性易于加工成型[10]。
上述系列钎料，Al-Si钎料熔点低，是铝合金钎料重要研究方向之一。由于Si元素的性能影响了整体铝钎料的力学性能，在其中添加其他元素可以有效的改善其性能。Sn-Pb系列钎料的熔点较低且价格低廉，广泛运用于低温软钎料领域，但不足在于铅属于有毒物质。添加其他元素可有效的改善其强度，抗腐蚀性能等。Cd-Zn系铝钎料与无机钎料相比，改善了抗腐蚀性能，不足在于镉属于有毒元素，焊后与母材色差大，不利于达到产品美观的要求。Sn-Zn系钎料的共晶温度为198℃，易湿润Al，添加少量的Sn可降低该钎料的熔点，且添加适量的Ag可改善其焊接接头耐腐蚀性能。
Zn-Al系列钎料的熔点显著低于铝的熔点且互熔度大，从而导致流动性差。但是由于其熔点低因此可以容易控钎焊过程制。随着焊接工艺的发展，各种钎料无时无刻的在改善，终将会以最好的性能状态来满足各类焊接加工。
1.6 本课题研究的内容
本课题针对锻炼学生的动
1 引言 1
1.1 Al-Si系列钎料 1
1.2 Sn-Pb系列钎料 1
1.3 Cd-Zn系铝钎料 2
1.4 Sn-Zn系钎料 2
1.5 Zn-Al系列钎料 2
1.6 本课题研究的内容 3
2 研究方法及实验过程 3
2.1 研究的流程图 3
2.2 铝合金的选择及制备 4
2.3 钎料铺展性能实验 5
2.4 钎焊接头力学性能实验 6
2.5 钎焊接头显微组织的分析 8
3 Zn-Al钎料的显微组织 9
4 80Zn-20Al钎料在3003铝合金表面的铺展性能 10
4.1 温度对80Zn-20Al钎料在3003铝合金表面铺展性能的影响 11
4.2 钎料铺展截面显微组织 14
5 80Zn-20Al钎料焊接3003铝合金接头的力学性能研究 14
6 80Zn-20Al钎料焊接3003铝合金接头的显微组织 16
结论 18
致谢 19
参考文献 20
1 引言
随着运载工具材料的轻量化，铝合金的应用范围逐渐变得广泛，因此以材料之间的焊接成为最主要的问题。钎焊是铝合金焊接中最常用方法之一，与熔焊相比较其特点明显在于加热温度一般要低于母材的熔点，对母材的物理
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
6 80Zn-20Al钎料焊接3003铝合金接头的显微组织 16
结论 18
致谢 19
参考文献 20
1 引言
随着运载工具材料的轻量化，铝合金的应用范围逐渐变得广泛，因此以材料之间的焊接成为最主要的问题。钎焊是铝合金焊接中最常用方法之一，与熔焊相比较其特点明显在于加热温度一般要低于母材的熔点，对母材的物理化学性能没有明显的不利影响; 钎焊温度低，容易对工件整体均匀加热等特点。但铝合金的钎焊难度较大[1]，主要原因是：(1)铝的化学性质比较活泼容易与氧产生反应，表面形成致密的氧化膜，阻碍的钎料和母材之间的原子扩散，使得润湿性大大降低；(2)铝合金硬钎焊的用料的熔点与铝合金的熔点差不多，钎焊时母材的晶粒容易变大，或导致母材过量熔解形成熔蚀缺陷；(3)由于焊缝与母材电极电位存在着差异，容易产生电化学腐蚀，给接头带来不利影响；(4)钎剂一般是具有强腐蚀性的卤化盐，因此结构极易发生焊后腐蚀。
1.1 Al-Si系列钎料
Al-Si系列钎料由于其显著的性能运用较广但熔点较高，因此开发Al-Si低熔点钎料成为铝合金钎料的重要研究方向之一[2]。Al-Si系列钎料是以其共晶成分为基础的，它的组织中曲卷片状的Si力学性能不好，但通过添加稀土变质剂可以获得较好的力学性能[3]。Al-Si系列的钎料主要运用于溶剂钎焊，但对于非熔剂钎焊来讲，就必须添加镁，形成Al-Si-Mg三元系钎料。镁在钎焊初期能升华形成镁蒸汽，吸收水汽，避免它的不利影响;其次，镁能活化除膜，使得钎料能很好地润湿母材[4]。Cu可以显著的降低Al-Si系钎料的熔点。也可以使钎料的流动性显著增加，不过生成的化合物CuA12，脆性较大。所以该系列钎料只适合铸成条的使用，难于加工成丝或箔[5]。
1.2 Sn-Pb系列钎料
Sn-Pb系列钎料的熔点较低且价格低廉，所以在低温软钎焊中运用的比较广泛。为了提高该系列钎料的强度，可以在钎料中适量添加一点铋，使钎料基体起到固溶强化作用，此外少量的铋成弥散状态分布，其增加钎料强度作用。当使用该钎料钎焊铝合金的时候，由于钎料中的元素和铝的电极电位相差较大，钎焊之后，会在钎料层和基体之间形成一层强氧极性界面层，使得钎料接头的耐腐蚀性能较差，因此一般不使用纯的Sn-Pb钎料焊铝合金，而是在其中加入其他元素来改善钎料的耐腐蚀性能。Jae-Ean Lee[6]等人研究了银与铜等元素对Sn-Zn共晶钎料微观性能的影响，结果发现，钎料中加入铜和银有效的提高了原来钎料的抗氧化性。
1.3 Cd-Zn系铝钎料
Cd-Zn系铝钎料属于镉基钎料，该系列共晶钎料钎焊温度不超过300℃，可配合有机钎剂使用，与无机钎料相比，改善了抗腐蚀性能，而且钎料工艺及接头强度均程上乘[7]，又易于控制，但是不足在于镉属于有毒元素，因此明令禁止含有镉元素的材料用于家电等领域。另一方面由于镉的色泽深，所以焊后焊缝与母材的色差较大，最终影响产品的美观。
1.4 Sn-Zn系钎料
Zn系的共晶钎料为Sn基钎料，共晶成分为Sn-9Zn，其共晶温度为198℃。其焊接接头强度高，但耐腐蚀性差，因此可以适量添加Ag来改善其性能。Sn-9Zn共晶钎料熔点因为Al和Zn相互可以少量溶解，且从铝侧长出无数刺状固溶体晶须插入钎缝牢固结合，钎焊接头的强度较高，拉伸试验试样断于母材处[8]。因此这种钎料比较容易润湿Al。在这种钎料中添加少量的Sn可以进一步降低钎料的熔点，如果在要求使用无铅钎料的情况下，Sn-9Zn共晶钎料及其衍生系列钎料则是传统Sn-Pb钎料很好的替代品。
1.5 Zn-Al系列钎料
Zn-Al系列钎料属于二元合金钎料[9]。Zn-Al系列合金熔化温度在380 ℃ ~ 450 ℃之间，显著低于铝的熔点，且存在一共晶点Zn的质量分数为95%，温度382 ℃。Zn-Al钎料互熔度大，钎料易往母材晶间处渗透，影响钎料的流动，导致流动性差[2]。但是由于熔点低使得钎焊过程容易控制，母材不易过烧，而且具有优良的塑性易于加工成型[10]。
上述系列钎料，Al-Si钎料熔点低，是铝合金钎料重要研究方向之一。由于Si元素的性能影响了整体铝钎料的力学性能，在其中添加其他元素可以有效的改善其性能。Sn-Pb系列钎料的熔点较低且价格低廉，广泛运用于低温软钎料领域，但不足在于铅属于有毒物质。添加其他元素可有效的改善其强度，抗腐蚀性能等。Cd-Zn系铝钎料与无机钎料相比，改善了抗腐蚀性能，不足在于镉属于有毒元素，焊后与母材色差大，不利于达到产品美观的要求。Sn-Zn系钎料的共晶温度为198℃，易湿润Al，添加少量的Sn可降低该钎料的熔点，且添加适量的Ag可改善其焊接接头耐腐蚀性能。
Zn-Al系列钎料的熔点显著低于铝的熔点且互熔度大，从而导致流动性差。但是由于其熔点低因此可以容易控钎焊过程制。随着焊接工艺的发展，各种钎料无时无刻的在改善，终将会以最好的性能状态来满足各类焊接加工。
1.6 本课题研究的内容
本课题针对锻炼学生的动
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