85zn15al焊丝3003铝合金6063铝合金异种铝合金焊接接头组织与性能
采用85Zn-15Al钎料钎焊3003铝合金/6063铝合金异种金属搭接接头，研究了钎料的铺展性能，以及钎焊接头的力学性能与显微组织。铺展实验表明，85Zn-15Al钎料在3003铝合金与6063铝合金表面的铺展性能较好，温度为510℃时在3003铝合金表面的铺展面积为212.05mm2，在6063铝合金表面的铺展面积为212.00mm2。钎焊接头力学性能实验表明，85Zn-15Al钎料钎焊3003铝合金/6063铝合金异种金属搭接接头的强度较低，为78.57MPa,其对应的钎缝内共析组织粗大，容易产生应力集中，因此接头强度较低。关键词:Zn-Al钎料，3003铝合金，6063铝合金，钎焊，力学性能
目 录
1 绪论 1
1. 1 铝合金焊接技术 1
1. 2 铝合金钎焊方法.... 2
1.3 钎料选择........4
1.4 铝合金钎焊的母材 5
2 实验方法 6
2. 1 制作85Zn15Al钎料 7
2. 2 钎料显微组织观察 8
2. 3 润湿性实验 9
2. 4 炉中钎焊 9
2. 5 钎焊接头显微组织 10
2. 6 钎焊接头力学性能 10
3 钎料显微组织分析 11
4 钎料铺展实验 13
5 钎焊接头强度试验 16
6 钎焊接头显微组织 18
结论 20
致谢 21
参考文献 22
1绪论
1.1铝合金焊接技术
大量的事实证明，在工业化大生产背景下，铝及其合金的生产数量已经仅次于钢铁产量。铝合金所拥有的优良的耐腐蚀和导电导热性能，令这个新生儿在车船宇航领域被广泛应用。不仅如此，在许多民用领域诸如容器生产、娱乐行业以及体育器械制造业中同样大放异彩。因此，铝合金的焊接技术的优劣，对铝合金在实际生产生活中所能发挥的价值有着决定性的作用。近年来，铝合金焊接技术的发展在国内外都可谓有着长足的发展和进步，特别是在船舶车辆、宇宙航天领域的应用，另其备受瞩目。
现今，以穿孔等离子弧立焊以及双焊枪TIG焊为代表，一波新型焊接技 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
术被广泛应用，它们在原有焊接技术的基础上得到了创新和改善，是位居前列的铝合金焊接技术之一。不仅如此，高能密度焊接技术为工业领域更深入地认知及推广，电子束焊技术更是如一颗冉冉升起的新星。在这样发展的过程中，摩擦搅拌焊技术亦是崭露头角，开始为工业界瞩目和运用。
随着近几年科技经济的飞速发展，在交通业及宇航业对低污染、减轻结构重量、提高能源利用率的诉求愈发增大。而铝合金所拥有的高强度、美观外形、延展性良好的长处就及其符合有关产业发展的特殊需求。一系列的调查结果表明，铝合金在生产生活方面的应用程度越来越高，对铝合金焊接技术的深入考察，同样是为铝合金的应用推广提高速率和效率。
如今，以电子束焊和激光焊为代表的高能量束焊都凭借高能、焊缝深宽比高及快速的长处独领风骚。然而，这些高能量束焊技术依旧有其局限性，第一，铝合金进行激光焊之时，能量的反射率较高，最终造成吸收程度较小的后果；第二，这些焊接方法依然不可避免地出现气孔、裂纹、未焊透及焊缝畸形等现象，更有甚者，会产生特殊缺陷；最后，在较高温度下，合金中铝的挥发损失，使产品整体强度变低，与所要求的应用标准相去甚远。
大量的调查结果表明，在实际的工业生产活动中，固相焊接技术最是广为运用。通过铝合金进行搅拌摩擦焊，使产品可焊接的最低厚度低至1.5mm，高至50mm，这可以认为是铝合金焊接技术的一项重大突破。科研专家同时也愈发想要钻研各种焊接方法，以此来增强焊接效果。而激光焊结合熔化极氩弧焊、激光焊结合钨极氩弧焊技术，就是多种类焊接法互相补完、结合的结果，这样的焊接方法，可以改进传统焊接技术的劣处，极好地增强焊接的品质。大量的实验结果表明，激光结合TIG复合焊接技术能够尽可能运用激光引发的锁孔效应而吸引压缩以及稳定焊接电弧，可有效而明显增强电流密度，从而使熔深大和焊接速度快的特点登峰造极，显著地减少了生产成本。复合焊可以彻底充分地发挥铝合金焊接技术的综合性能，因此位列最有发展价值和研究价值的铝合金焊接技术之一。
虽然如此，铝合金焊接依旧面临着许多技术难关。第一，接头部分常常出现软化，从而降低了强度，因此软化问题是铝合金产生最大价值的始作俑者；第二，熔点很高的氧化膜出现在合金表面的现象也是十分棘手，焊接过程中的功率密度有时常常不足以熔化氧化膜；第三，焊接过程产生气孔、热裂纹往往在所难免，因此一旦线膨胀系数增大，焊接极易产生变形；最后，导热率优良如钢，不过也才铝合金的四分之一，因此也就对铝合金焊接的热输入要求是钢焊接的二至四倍，也即能量密度足、热输入高并且焊接速度快的办法，才可符合铝合金焊接的条件。
1.2铝合金钎焊
本课题研究的是铝合金的钎焊，常规钎焊是一种采用熔点低于母材的钎料，选取母材固相线与钎料液相线之间的温度，通过熔融钎料连接母材的一种焊接技术。钎焊具有许多优点，首先，例如炉中钎焊时的工件是被整个放入钎焊炉中加热，钎缝周围也因此得以大面积均匀受热，这样处理的结果是工件的变形量和接头处的剩余应力均远小于熔焊所得的工件，很大程度上保证了工件尺寸精密度；其次，恰当的钎焊工艺选择，足以令钎焊接头不必再加工而表面较为洁净美观，而且钎焊条件只需适当改变，就可进行多条焊缝或者工件的同时或连续钎焊；最后，钎焊的反应位置是在母材数微米至数十微米以下界面发生，通常并不牵涉母材深层结构，所以在异种金属以至金属和非金属、非金属与非金属的连接方面有独特的优势，同样令熔焊所望尘莫及，与此同时，钎缝依旧可以继续进行热扩散处理而加强其强度。
近年来，出现了不少新的钎焊方法，按照所需能源的差异，可以分为热辐射钎焊、热传导钎焊、电能钎焊、声能钎焊、摩擦热钎焊。
热辐射钎焊有：激光钎焊（利用激光的高能量密度，实现局部或微小区域快速加热进行钎焊操作的方法。）
热传导钎焊有：（1）火焰钎焊（火焰钎焊是利用可燃气体或液体燃料的气化产物与氧或空气混合燃烧所形成的火焰来进行钎焊加热）；（2）浸渍钎焊；（3）真空钎焊
图1.1 火焰钎焊 图1.2 感应钎焊
电能钎焊有：（1）电阻钎焊（将焊件直接通以电流或者将焊件放在通电的加热板上，利用电阻热进行的钎焊）；（2）感应钎焊（感应钎焊时，零件的钎焊部分被置于交变磁场中，这部分母材的加热是通过它在交变磁场中产生的感应电流的电阻热来实现的）；（3）电子束钎焊；（4）等离子弧钎焊
目 录
1 绪论 1
1. 1 铝合金焊接技术 1
1. 2 铝合金钎焊方法.... 2
1.3 钎料选择........4
1.4 铝合金钎焊的母材 5
2 实验方法 6
2. 1 制作85Zn15Al钎料 7
2. 2 钎料显微组织观察 8
2. 3 润湿性实验 9
2. 4 炉中钎焊 9
2. 5 钎焊接头显微组织 10
2. 6 钎焊接头力学性能 10
3 钎料显微组织分析 11
4 钎料铺展实验 13
5 钎焊接头强度试验 16
6 钎焊接头显微组织 18
结论 20
致谢 21
参考文献 22
1绪论
1.1铝合金焊接技术
大量的事实证明，在工业化大生产背景下，铝及其合金的生产数量已经仅次于钢铁产量。铝合金所拥有的优良的耐腐蚀和导电导热性能，令这个新生儿在车船宇航领域被广泛应用。不仅如此，在许多民用领域诸如容器生产、娱乐行业以及体育器械制造业中同样大放异彩。因此，铝合金的焊接技术的优劣，对铝合金在实际生产生活中所能发挥的价值有着决定性的作用。近年来，铝合金焊接技术的发展在国内外都可谓有着长足的发展和进步，特别是在船舶车辆、宇宙航天领域的应用，另其备受瞩目。
现今，以穿孔等离子弧立焊以及双焊枪TIG焊为代表，一波新型焊接技 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
术被广泛应用，它们在原有焊接技术的基础上得到了创新和改善，是位居前列的铝合金焊接技术之一。不仅如此，高能密度焊接技术为工业领域更深入地认知及推广，电子束焊技术更是如一颗冉冉升起的新星。在这样发展的过程中，摩擦搅拌焊技术亦是崭露头角，开始为工业界瞩目和运用。
随着近几年科技经济的飞速发展，在交通业及宇航业对低污染、减轻结构重量、提高能源利用率的诉求愈发增大。而铝合金所拥有的高强度、美观外形、延展性良好的长处就及其符合有关产业发展的特殊需求。一系列的调查结果表明，铝合金在生产生活方面的应用程度越来越高，对铝合金焊接技术的深入考察，同样是为铝合金的应用推广提高速率和效率。
如今，以电子束焊和激光焊为代表的高能量束焊都凭借高能、焊缝深宽比高及快速的长处独领风骚。然而，这些高能量束焊技术依旧有其局限性，第一，铝合金进行激光焊之时，能量的反射率较高，最终造成吸收程度较小的后果；第二，这些焊接方法依然不可避免地出现气孔、裂纹、未焊透及焊缝畸形等现象，更有甚者，会产生特殊缺陷；最后，在较高温度下，合金中铝的挥发损失，使产品整体强度变低，与所要求的应用标准相去甚远。
大量的调查结果表明，在实际的工业生产活动中，固相焊接技术最是广为运用。通过铝合金进行搅拌摩擦焊，使产品可焊接的最低厚度低至1.5mm，高至50mm，这可以认为是铝合金焊接技术的一项重大突破。科研专家同时也愈发想要钻研各种焊接方法，以此来增强焊接效果。而激光焊结合熔化极氩弧焊、激光焊结合钨极氩弧焊技术，就是多种类焊接法互相补完、结合的结果，这样的焊接方法，可以改进传统焊接技术的劣处，极好地增强焊接的品质。大量的实验结果表明，激光结合TIG复合焊接技术能够尽可能运用激光引发的锁孔效应而吸引压缩以及稳定焊接电弧，可有效而明显增强电流密度，从而使熔深大和焊接速度快的特点登峰造极，显著地减少了生产成本。复合焊可以彻底充分地发挥铝合金焊接技术的综合性能，因此位列最有发展价值和研究价值的铝合金焊接技术之一。
虽然如此，铝合金焊接依旧面临着许多技术难关。第一，接头部分常常出现软化，从而降低了强度，因此软化问题是铝合金产生最大价值的始作俑者；第二，熔点很高的氧化膜出现在合金表面的现象也是十分棘手，焊接过程中的功率密度有时常常不足以熔化氧化膜；第三，焊接过程产生气孔、热裂纹往往在所难免，因此一旦线膨胀系数增大，焊接极易产生变形；最后，导热率优良如钢，不过也才铝合金的四分之一，因此也就对铝合金焊接的热输入要求是钢焊接的二至四倍，也即能量密度足、热输入高并且焊接速度快的办法，才可符合铝合金焊接的条件。
1.2铝合金钎焊
本课题研究的是铝合金的钎焊，常规钎焊是一种采用熔点低于母材的钎料，选取母材固相线与钎料液相线之间的温度，通过熔融钎料连接母材的一种焊接技术。钎焊具有许多优点，首先，例如炉中钎焊时的工件是被整个放入钎焊炉中加热，钎缝周围也因此得以大面积均匀受热，这样处理的结果是工件的变形量和接头处的剩余应力均远小于熔焊所得的工件，很大程度上保证了工件尺寸精密度；其次，恰当的钎焊工艺选择，足以令钎焊接头不必再加工而表面较为洁净美观，而且钎焊条件只需适当改变，就可进行多条焊缝或者工件的同时或连续钎焊；最后，钎焊的反应位置是在母材数微米至数十微米以下界面发生，通常并不牵涉母材深层结构，所以在异种金属以至金属和非金属、非金属与非金属的连接方面有独特的优势，同样令熔焊所望尘莫及，与此同时，钎缝依旧可以继续进行热扩散处理而加强其强度。
近年来，出现了不少新的钎焊方法，按照所需能源的差异，可以分为热辐射钎焊、热传导钎焊、电能钎焊、声能钎焊、摩擦热钎焊。
热辐射钎焊有：激光钎焊（利用激光的高能量密度，实现局部或微小区域快速加热进行钎焊操作的方法。）
热传导钎焊有：（1）火焰钎焊（火焰钎焊是利用可燃气体或液体燃料的气化产物与氧或空气混合燃烧所形成的火焰来进行钎焊加热）；（2）浸渍钎焊；（3）真空钎焊
图1.1 火焰钎焊 图1.2 感应钎焊
电能钎焊有：（1）电阻钎焊（将焊件直接通以电流或者将焊件放在通电的加热板上，利用电阻热进行的钎焊）；（2）感应钎焊（感应钎焊时，零件的钎焊部分被置于交变磁场中，这部分母材的加热是通过它在交变磁场中产生的感应电流的电阻热来实现的）；（3）电子束钎焊；（4）等离子弧钎焊
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