中温自反应精密钎焊制备铝蜂窝结构的原理与技术研究

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铝蜂窝板具有密度小、刚性大、稳定性好、隔热隔声等优点,广泛应用于航空航天、交通运输、建筑装饰领域。目前蜂窝骨架的制造普遍采用有机胶体粘接的工艺,其连接强度、耐热性能和抗老化性能受限于胶粘剂的性能,无法大幅度提高。而现有的铝蜂窝板的钎焊制造方法焊接温度过高,对多数可热处理强化铝合金都无法适用。因此,寻找铝蜂窝结构的中温钎焊方法具有十分重要的意义。本文利用中温自反应铝钎剂对薄板铝合金T型接头及铝蜂窝结构进行了钎焊连接,探讨了中温自反应钎焊的界面反应机理,分析了T型接头及蜂窝芯钎焊接头的成分及组织形貌,并对铝蜂窝芯钎焊接头进行了拉剪实验,主要研究成果包括:(1)以CsF-AlF3二元共晶钎剂为基质,加入界面活化物质ZnCl2和SnCl2,利用湿法合成工艺制备了中温自反应铝钎剂。通过对薄板铝合金T型接头的钎焊发现界面活化物质的添加量应低于6%ZnCl2+6%SnCl2,最优的在4%ZnCl2+4%SnCl2左右,此时钎剂熔化特性及流动性好,钎焊效果最好。(2)自反应钎焊T型接头钎缝位置主要是Sn金属层。钎焊加热过程中,钎剂中的Zn2+、Sn2+与Al母材发生界面反应,在接头处形成液态金属薄膜。由于Zn与Al固溶度极大,接头处析出的Zn迅速向母材扩散,在钎缝冷却凝固过程中只剩下Sn沿晶界留在接头处形成钎缝金属层。接头中典型缺陷为夹渣,主要是钎剂残渣和氧化膜碎片。自反应钎焊可钎透0.5mm左右薄板铝合金T型接头,形成饱满的钎角。焊后保温处理对自反应钎焊接头组织影响不大。(3)采用成型法制备铝蜂窝芯,选用钎剂e5+4%ZnCl2+4%SnCl2在570℃实现了铝蜂窝芯的自反应钎焊连接。蜂窝芯钎焊接头处没有连续的金属层形成,只有不连续的Sn金属分布在晶界处。接头两侧母材界面上有新的晶粒的生长,可将部分Sn金属挤到较远的晶粒边界处。接头中典型缺陷为封闭性夹渣。(4)利用1060铝箔所制备的铝蜂窝芯拉剪强度可达45-55MPa,利用铝合金钎焊复合板制备的铝蜂窝芯拉剪强度可达70-90MPa。在200℃长时间高温老化后两种铝蜂窝芯拉剪强度无明显下降。
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