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铝合金由于比强度高、价格低、密度轻、储量丰富、加工成型好及耐腐蚀性强等优点被广泛应运在建筑、石油化工、交通、航空以及军事设备等领域。低温钎焊作为一种高精度低温连接方法,广泛应用在铝合金连接上。但仍存在钎料与铝合金结合强度低、钎料易氧化等缺点限制了其使用潜力。众多科研工作者通过钎料合金改性、颗粒增强等方法改善这些问题,但效果甚微。本文重点通过钎料改性结合超声涂敷钎焊两方面来探究铝合金的连接机理。
在Sn9Zn钎料的基础上,通过添加不同含量的Sb元素,研究对Sn9Zn系钎料性能的影响;对钎料超声润湿6061铝合金,低温钎焊6061铝合金的微观形貌、力学性能、散热性能及电阻性能影响;寻找超声涂敷钎焊6061铝合金和太阳能电池板铝背极最佳工艺参数。
通过分析比较不同超声次数涂敷Sn9Zn钎焊6061铝合金的两种工艺,其中采用超声涂敷两步法工艺进行超声钎焊,可以细化钎料组织,Sn-Zn共晶组织尺寸平均缩小27%;采用超声涂敷两步法工艺钎焊6061铝合金可使拉伸强度提高2.3~3.2倍,钎焊层显微硬度提高14.5%。
对Sn9Zn-xSb复合钎料进行研究,其中Sn9Zn-1.5Sb钎料抗拉强度可达58MPa,相比于Sn9Zn钎料抗拉强度提高了48%,显微硬度提高了17%,这主要是由于较硬的Sb2Zn3相形成;不同复合钎料在6061铝合金的散热速率不同,其中Sn9Zn-1.5Sb复合钎料在6061铝合金上散热速率为1.8℃/s;相同复合钎料在不同位置冷却速率不同,越远离钎料润湿铺展中心,冷却速率越小,在边缘处散热速率约为0.4-0.7℃/s。
对Sn9Zn钎焊6061铝合金的接头进行研究。钎焊接头界面形成Al2Zn3相,厚度随着Sb元素的增加而呈现逐渐减小的趋势,接头界面电阻逐渐降低,其中Sn9Zn2.0Sb钎焊接头的界面电阻为0.18mΩ;Sn9Zn1.5Sb钎料合金的钎焊接头切强度为235MPa,接头断口呈现均匀分布韧窝组织。
使用Sn9Zn-1.5Sb钎料对多晶Si铝背极和6061铝合金进行超声涂敷钎焊。在220℃温度下,当超声涂敷功率为350W,超声涂敷保温时间为60s时,钎焊接头钎料层中分布着较多的胞状Al,扩散层硬度值为96.42Hv0.3,钎焊接头剪切强度为23MPa,接头断裂在Si片和钎料层。
在Sn9Zn钎料的基础上,通过添加不同含量的Sb元素,研究对Sn9Zn系钎料性能的影响;对钎料超声润湿6061铝合金,低温钎焊6061铝合金的微观形貌、力学性能、散热性能及电阻性能影响;寻找超声涂敷钎焊6061铝合金和太阳能电池板铝背极最佳工艺参数。
通过分析比较不同超声次数涂敷Sn9Zn钎焊6061铝合金的两种工艺,其中采用超声涂敷两步法工艺进行超声钎焊,可以细化钎料组织,Sn-Zn共晶组织尺寸平均缩小27%;采用超声涂敷两步法工艺钎焊6061铝合金可使拉伸强度提高2.3~3.2倍,钎焊层显微硬度提高14.5%。
对Sn9Zn-xSb复合钎料进行研究,其中Sn9Zn-1.5Sb钎料抗拉强度可达58MPa,相比于Sn9Zn钎料抗拉强度提高了48%,显微硬度提高了17%,这主要是由于较硬的Sb2Zn3相形成;不同复合钎料在6061铝合金的散热速率不同,其中Sn9Zn-1.5Sb复合钎料在6061铝合金上散热速率为1.8℃/s;相同复合钎料在不同位置冷却速率不同,越远离钎料润湿铺展中心,冷却速率越小,在边缘处散热速率约为0.4-0.7℃/s。
对Sn9Zn钎焊6061铝合金的接头进行研究。钎焊接头界面形成Al2Zn3相,厚度随着Sb元素的增加而呈现逐渐减小的趋势,接头界面电阻逐渐降低,其中Sn9Zn2.0Sb钎焊接头的界面电阻为0.18mΩ;Sn9Zn1.5Sb钎料合金的钎焊接头切强度为235MPa,接头断口呈现均匀分布韧窝组织。
使用Sn9Zn-1.5Sb钎料对多晶Si铝背极和6061铝合金进行超声涂敷钎焊。在220℃温度下,当超声涂敷功率为350W,超声涂敷保温时间为60s时,钎焊接头钎料层中分布着较多的胞状Al,扩散层硬度值为96.42Hv0.3,钎焊接头剪切强度为23MPa,接头断裂在Si片和钎料层。