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1、5A03和SUS304过渡层钎焊的微观组织和性能吕学勤，杨尚磊，吴一雄上海交通大学材料科学及工程学院200030摘要:不锈钢和铝合金的物理和化学性质是如此的不同。直接焊接时，往往有Al-Fe脆性化合物在焊缝中。本文研究了刷镀镍/铜过渡层不锈钢钎焊后铝合金/不锈钢的界面微观结构和力学性能。然后与A1-Si-Cu-Mg-Zn钎料对比不同钎料钎焊的参数、力学性能和微观结构找到应用的满意结果，并详细讨论了钎焊参数对焊接接头质量的影响。结果显示没有A1-Fe脆性金属互化物在界面生成。镍/铜电镀层有效地阻碍了铁原子SUS304到5A03中的扩散。虽然有少量AlCu3脆性化合物，但其数量很少，对焊接接头强度
2、影响很小。关键词：脆性化合物，N/Cu过渡层，扩散0．介绍铝合金广泛用于汽车制造，因为铝合金低密度,有高导热系数和适当的耐腐蚀性[1].但是铝合金在基础的环境中很容易腐蚀。不锈钢比铝合金有更好的耐腐蚀性，在化学和物理特征这两个金属可以相互补充[2,3]。因此，复合材料铝合金和不锈钢是一个很重要的新型结构材料之一，并且可以看到近年来这类复合材料有许多优秀的性能和广泛的应用前景。最近在铝合金和不锈钢的研究集中在复合材料领域，并取得了一些优秀的研究成果[4,5]。随着研究的快速发展和巨大的应用潜力需求，在铝合金/不锈钢的相应问题在学术研究和应用上已经提出[4]。目前的研究表明，铝合金和不锈钢的直接连
3、接存在一些缺陷，它们是[3~8]：（1)对铝合金与不锈钢有害的反应，特别是产生Al-Fe脆性金属互化物AlFe3，导致结合强度大大降低。(2)不锈钢和铝合金的物理性质远不同于对方，并且铝合金很容易氧化,这导致组成分布不均匀，而且会有钎焊的焊缝的残余应力。还有一些其他的替代方法连接铝合金/不锈钢,如摩擦焊接、压力、扩散和其他焊接过程。但它不适合加工有一个复杂的形状或结构的物件[9~11]。由于工程的需要,本文检测了连接5A03铝合金和不锈钢SUS304的性能。采用镍/铜钎焊间接钎焊不锈钢。研究镍/铜层和钎焊的性能参数对焊接接头的焊接质量的影响。1．实验1.1材料和标本制备钎焊的材料分别是不锈钢钢
4、SUS304铝合金5A03。SUS304的熔点是1425°C和5A03的熔点是625°C里面包含少量的合金元素(如铜、镁、等等)。连接标本的大小都是经过处理的测试样品，尺寸为70毫米X50毫米X3毫米。在这个测试使用的钎料Al-Si-Mg-Cu的厚度为0.5毫米。钎料的化学成分表如下。其熔化温度为500~525°C。表填充金属的化学成分w%1.2实验仪器STD-200C数字电源控制，用于清理和刷焊前的镍/铜薄膜表面。焊接夹具是用来固定标本，箱式电阻炉(类型:SXZ-10-12)是用来钎焊。显微组织和断口分析研究通过透射电子显微镜(类型:H800)、X射线衍射仪(XRD}(类型:ARMY1800
5、)和扫描电子显微镜(类型:D/MAX-RC)。描述焊接接头的抗剪强度,剪切测试是由电子剪切试验机,其拉伸速度是4毫米/分钟。钎焊接头的机械性能的评定使用3个标本的平均值。1.3实验过程去除氧化膜,将金属的表面都仔细清洗(使用砂光,无水酒精,丙酮,等等)。尤其是对SUS304,电刷镀进行之前,其表面再次清洗。清洗的本质是去除氧化膜和其他杂质。阳极活化反应方程式:4OH--4e→O2+2H2O。金属表面出现轻微侵蚀后晶体表面,很干净。下一步是平台快速清理镍和铜层使用具有特殊镍和电镀铜液体,这两种电镀液体已经在报告[13]中，在这就不介绍了。刷的移动轨迹对电镀的质量有重要的影响，如果刷在直线导线运动
6、,运动速度较低的标本当扭转中心，电镀层是轻金属的中心凹层的微观结构将成为这些粗晶体区,因为这些金属会吸收更多的热量比中心晶体。然而如果刷在匀速圆周运动,电镀层的厚度将对称。最后,钎焊合金片将放置在两种金属之间的空间和固定在一个特定的固定装置上。钎焊电阻炉已提前加热到钎焊温度,并且温度误差是±3℃。图1是钎焊实验组装图。图1钎焊实验组装图2．结果与讨论2.1分析接头接口综合分析接口的典型界面微观结构在5A03边界，如图2所示可以看出,填充金属的微观结构相互结晶.那是因为填充金属与基体金属5A03有相似矩阵.因此它们的结合力很高,剪切测试也证明失效一直发生在SUS304界面附近，几乎在其他界面很难
7、找到.因此，接口SUS304连接处是调查的重点。如图3，显示的扫描电镜在SUS304边界微观结构.钎焊温度为540℃。EDA表明,微观结构紧凑相邻的是SUS304镍层(见图4),与镍层相邻的是铜层(见图5)钎焊焊缝的厚度比右边的铜层厚。图6是电子衍射模式在图3中的的白色隔离结构.通过结果我们知道它是AlCu3。A1Cu3也是一个脆性化合物,但从图3,我们知道它的含量很少,在钎焊焊缝不连续,因此它不
