基于sn-pb-zn钎料铝合金钎焊工艺分析

《基于sn-pb-zn钎料铝合金钎焊工艺分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、上海交通大学硕士学位论文上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：张振宇日期：2008年4月8日III上海交通大学硕士学位论文上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

2、本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密√。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：张振宇指导教师签名：姚舜日期：2008年4月8日日期：2008年4月8日IV上海交通大学硕士学位论文第1章绪论1.1引言铝是地壳中分布最广、储量最多的元素之一，约占地壳总重量的8.13%，仅次于氧和硅，居第三位。铝是当今世界上应用最广泛的有色金属，2005年全球铝的产量[1]为3190万吨，成为除钢铁之外产量最大的金属元素。铝合金具有密度小、比强

3、度高、断裂韧度和疲劳强度高、耐蚀性和成型性好等诸多优点，因此广泛的应用在交[2]-[9]通运输（汽车、舰船、航空器），建筑，日常生活，容器，军事工业中。铝合金日益广泛的应用对其加工方法不断的提出新的要求。铝合金的连接技术作为一种重要的加工方法也随着科技进步而日益完善。常用的铝合金连接方法包括焊接、胶接和机械连接三种，三种接合方法在实现连接接头的机制及其在结构中的承力方式有着明显的差异。而铝合金的焊接方法对铝合金的应用起到了至关重要的作用。铝合金的常用焊接方法有保护金属极电弧焊（SMAW），熔化极惰性气体保护电弧焊（MIG），钨极惰性气体电弧焊（TIG）等。铝的化学活性比较高

4、，因此在铝合金的焊接过程中会遇到诸如氧化、焊缝热裂纹和气孔等一系列问题。采用传统的TIG、MIG等熔化焊方式需同时配合特殊措施去除金属表面氧化物和防止新的氧化物生成。为了更好的解决此问题，近年来发展出许多新的焊接方法，如搅拌摩擦焊、激光焊、电子束焊，以及基于此基础上的复合焊接，如TIG-MIG焊、激光-MIG复合焊、激光-TIG复合焊、等离子-MIG焊、等离子-TIG焊、激光-等离子复合焊、电子[10]-[16]束-等离子弧焊，激光-搅拌摩擦焊等等。钎焊是一种古老的连接方法，相对于熔化焊，钎焊具有如下优势：接头平整光滑，外形美观；焊件变形小，易于控制焊件的尺寸精度；可以连接

5、各种不同形状不同厚度的零件；适用于铝及铝合金与其它异种材料的连接，工艺过程容易实现机械化和自动化等等。相对于其他金属材料，铝合金的钎焊起步较晚，同时也遇到了较多的困难。首先是铝合金的表面总是覆盖着一层致密的氧化物薄膜，这将严重影响钎料在金属表1上海交通大学硕士学位论文面润湿和铺展，阻碍两个连接表面的结合，虽然可以采用打磨，刮擦，酸洗，碱洗等方法去除该氧化膜，但是如果处理之后试件暴露在空气中，很短时间内氧化物薄膜又会重新生成。为了有效的去除铝合金表面的氧化物薄膜，大多数铝合金钎焊使用的钎剂都具有腐蚀性，需要钎焊之后仔细清洗。其次，铝合金的熔点较低，传统的硬钎焊方法钎焊温度较高

6、，甚至与铝合金的固相线相差只有几十度，也就是说，在钎焊时需要仔细的控制温度，稍有不慎容易造成铝合金过烧甚至熔化，导致钎焊[17]-[18]接头力学性能的降低。此外，铝合金的线膨胀系数比其他金属要大，对于结构复杂的组件，需要更加仔细的考虑钎焊后钎件的变形。铝合金的低温钎焊虽然可以不必考虑焊件变形以及过烧等问题，但是使用传统的Sn-Pb钎料钎焊铝合金存在较多的问题。首先是钎焊接头的强度比较低，较之硬钎焊具有较大差距，其次是钎焊接头的耐腐蚀性比较差。另一个问题是为了去除铝合金表面的氧化物，低温钎焊大多使用钎剂，这些钎剂大多具有腐蚀性，钎焊之后需要仔细的清洗残渣，这大大限制了低温钎

7、焊件的推广使用。可以说，铝合金的低温钎焊工艺还有很多的技术问题需要研究解决。1.2研究现状1.2.1铝合金软钎焊的钎料[19]美国焊接学会对钎焊的定义是：“钎焊是把材料加热到适当的温度，同时应用钎料而使材料产生结合的一种焊接方法。钎焊的温度高于钎料的液相线温度，而低于基体金属的固相线温度。钎料依靠毛细吸引作用流布于接头的紧密配合面之间。”根据美国焊接学会的定义，依照钎料的液相线温度，以450℃为分界线，规定钎料液相线温度高于450℃时所进行的钎焊是硬钎焊（Brazing），低于450℃的为软钎焊（Soldering