SiC_p/Al复合材料的钎焊研究

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本课题以SiC_p/ZL101复合材料为研究对象,主要采用Al802、N0927和HL2三种Zn-Al药芯钎料,分别在空气炉中和氩气保护炉中进行钎焊试验,优化钎焊工艺参数,探讨不同钎焊工艺参数对钎焊接头剪切强度的影响规律;并初步探索SiC_p/ZL101复合材料表面改性后的钎焊性能。利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计及电子万能试验机等分析测试仪研究了钎焊接头微观组织、显微硬度、剪切强度和断裂特征。两种试验条件下,三种Zn-Al钎料都可实现对SiC_p/ZL101复合材料的连接。钎焊接头的剪切强度都是先随钎焊温度(或保温时间)的升高(或延长)而升高,当达到一定值以后,随着钎焊温度(或保温时间)的继续升高(或延长)而逐渐降低。钎焊接头的显微硬度都略低于母材。其中钎料N0927在空气炉中相对更适合SiC_p/ZL101复合材料的钎焊,在钎焊温度为455℃,保温时间为25min时,获得的接头剪切强度为66.93MPa。从优化工艺后的接头显微组织观察可知,钎缝组织均匀,无气孔和裂纹等缺陷;钎缝区的XRD相结构分析发现,空气炉中钎焊试验,接头中都含有(Al)、β(Zn)、ZnO、Al2O3相;氩气保护炉中钎焊试验,接头中都只含有(Al)和β(Zn)相。钎焊接头的断口扫描分析可知,在空气炉中和氩气保护炉中钎焊,搭接接头整体呈韧性断裂,而且大多断裂于靠近钎缝的母材部位;对接接头整体也倾向于韧性断裂,其破坏机制主要为钎缝金属的延性破坏。采用N0927钎料在空气炉中对化学镀镍表面改性后的SiC_p/ZL101复合材料进行钎焊,在钎焊温度为460℃,保温时间为25min的条件下,获得钎焊接头剪切强度为100.05MPa,比未改性前提高了约50%。
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