（硕士论文）铝合金与不锈钢的钎焊技术研究.pdf

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摘要
摘要
铝合金与不锈钢焊接构成的异种结构具有优良的耐蚀和比重轻等性能,并且在节
约材料,合理利用能源上起到了重要的作用,所以将两者复合有广阔的应用前景。但
由于两者的物化性能相差太大,难以用一般的焊接方法实现可靠连接。本研究使用镀
Cu 层、Al-Si 合金箔作为中间反应材料,在不同工艺参数条件下,对 6063 铝合金与
1Cr18Ni9Ti 不锈钢真空钎焊连接。借助 SEM、EPMA、光学显微镜、显微硬度计及电
子万能试验机分析测试手段对 6063 铝合金/中间层/1Cr18Ni9Ti 不锈钢钎焊接头微观
组织结构及元素分布和接头力学性能进行研究分析。
通过对 6063 合金/ Al-Si 合金箔/1Cr18Ni9Ti 不锈钢钎缝微观组织的分析和接头
力学性能的测试结果可得:加热温度的高低和保温时间的长短对钎焊接头组织形态及
接头性能都有很大影响;焊缝区的显微硬度明显比基体 6063 铝合金与 1Crl8Ni9Ti 不
锈钢的高,且温度越高,界面区的显微硬度越高,主要原因是 1Cr18Ni9Ti 不锈钢侧
界面生成了脆性的 Fe-Al 金属间化合物层和焊缝中存在大块状脆性 Si。6063 铝合金
/Al-Si 合金箔/镀 Ni 层/1Cr18Ni9Ti 不锈钢钎焊连接结果显示镀 Ni 层能有效的阻隔 Fe
原子的扩散;并通过理论计算得到,当钎焊温度为 580°C 时,Fe 原子穿越 10μm 的镀
Ni 层需要 65min;当钎焊温度为 600°C 时,Fe 原子穿越 10μm 的镀 Ni 层需要 26min。
通过对 6063 铝合金/镀 Cu 层/1Cr18Ni9Ti 不锈钢钎焊试验及 Cu 在 6063 铝合金上
的铺展试验结果分析可得:Al-Cu 共晶液相对 6063 铝合金基体具有较好的润湿性,其
机理是润湿铺展和反应铺展共同作用的结果;钎焊温度的高低和保温时间的长短,都
会对 6063 铝合金/镀 Cu 层/1Cr18Ni9Ti 不锈钢钎焊接头性能产生影响,主要原因是不
锈钢一侧界面金属间化合物厚度的生成和铝合金基体一侧的晶界渗透;晶界渗透现象
随钎焊温度的升高和保温时间的延长而加剧,当到达一定加热温度和保温时间时,产
生裂纹,造成焊缝接头连接失败;在同一区域,钎焊温度 600℃时的显微硬度比钎焊
温度为 580℃的要高。模拟计算了 Fe 元素与 Al 元素在 FeAl3 和 AlCu2 金属间化合物
中的浓度分布,与 EPMA 实际测量值较为接近,但实测的 Fe、Al 元素分布宽度要小
于计算出的元素分布过渡区宽度,虽然有一定的误差,但总体来说,6063 铝合金
/1Cr18Ni9Ti 不锈钢钎焊接头界面的 Fe、Al 元素在接界面过渡区的扩散规律基本能够
通过 Fe、Al 元素扩散方程反映出来。

关键词:6063 铝合金;1Cr18Ni9Ti 不锈钢;钎焊;共晶液相;Fe-Al 金属间化合物

I
Abstract
Abstract
Welding structure with aluminum alloy and stainless steel has good performance, such
as corrosion resistance and light weight, and plays an important role on material-saving and
rational use of resources, therefore, the posite should have broad application
prospects. However, in physical and chemical property