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喷射成形过共晶铝硅合金是一种密度小、强度大、导热性好、热膨胀系数灵活可调的新型电子封装材料,它与传统铸造过共晶铝硅合金相比综合性能提升明显,是汽车和航空航天工业的候选材料。因此对其焊接性能的研究十分重要。但其材料中的初晶Si相与Al基体的性能差别较大,使得其很难进行可靠连接,这是过共晶铝硅合金推广应用的瓶颈。
本文通过真空条件下瞬间液相连接的方式对Al-25Si-4Cu-lMg合金进行连接,主要研究了连接温度和保温时间对焊缝微观形貌和接头力学性能的影响。并在以上试验结论的支持下尝试Al-25Si-4Cu-1Mg和Al-50Si的连接,结果如下:
在适当的工艺参数下,以Cu箔为中间层的瞬时液相连接方法可以成功地连接Al-25Si-4Cu-1Mg合金,焊缝主要由Al2Cu基金属间化合物,α-Al相和初晶Si组成。焊缝的形成主要是靠Al、Cu元素相互扩散和Si颗粒的迁移。当连接温度为540℃,保温时间为7.5min时,剪切强度达到最高值约75MPa。随着保温时间的延长,焊缝中的初晶Si尺寸变大,而且焊缝和母材间出现一条“Si带”,导致了接头剪切强度的降低。
使用Zn箔为中间层与Al-25Si-4Mg-1Cu合金在真空环境下能够连接,焊缝中主要由Zn-Al固溶体、α-Al组织和初晶Si相组成。随着连接温度的提高,焊缝微观形貌发生了明显的变化,Zn-Al固溶体减少,α-Al增加,并且初晶Si颗粒迁移到焊缝中心。保温时间对接头剪切强度的影响较大,增加保温时间会使接头剪切强度先升高后降低,升高是因为保温时间增加会减少焊缝中的Zn-Al固溶体,使得焊缝的冶金组成接近母材,降低是因为过长的保温时间会使接头中出现空洞。当连接温度415℃保温时间12min时得到剪切性能最优的接头,达到65.6MPa。
在之前实验得到的最佳参数下使用Cu箔成功的完成对Al-25Si-4Mg-1Cu与Al-50Si连接,焊缝主要由Al2Cu基金属间化合物,α-Al和初晶Si相组成。由于Al-25Si-4Cu-1Mg和Al-50Si合金的热膨胀系数不同,在Al-25Si-4Cu-1Mg侧出现了空洞等缺陷,这导致其剪切强度略低于Al-25Si-4Cu-1Mg同种材料连接时的最高强度,只有65.6MPa。使用之前实验得到的最佳参数成功完成以Zn箔为中间层的Al-25Si-4Mg-1Cu与Al-50Si的连接。焊缝中主要由Zn-Al固溶体、少量α-Al组织和初晶Si相组成,由于接头中过多的Zn-Al固溶体,导致接头剪切强度降低,仅有42.1MPa。
本文通过真空条件下瞬间液相连接的方式对Al-25Si-4Cu-lMg合金进行连接,主要研究了连接温度和保温时间对焊缝微观形貌和接头力学性能的影响。并在以上试验结论的支持下尝试Al-25Si-4Cu-1Mg和Al-50Si的连接,结果如下:
在适当的工艺参数下,以Cu箔为中间层的瞬时液相连接方法可以成功地连接Al-25Si-4Cu-1Mg合金,焊缝主要由Al2Cu基金属间化合物,α-Al相和初晶Si组成。焊缝的形成主要是靠Al、Cu元素相互扩散和Si颗粒的迁移。当连接温度为540℃,保温时间为7.5min时,剪切强度达到最高值约75MPa。随着保温时间的延长,焊缝中的初晶Si尺寸变大,而且焊缝和母材间出现一条“Si带”,导致了接头剪切强度的降低。
使用Zn箔为中间层与Al-25Si-4Mg-1Cu合金在真空环境下能够连接,焊缝中主要由Zn-Al固溶体、α-Al组织和初晶Si相组成。随着连接温度的提高,焊缝微观形貌发生了明显的变化,Zn-Al固溶体减少,α-Al增加,并且初晶Si颗粒迁移到焊缝中心。保温时间对接头剪切强度的影响较大,增加保温时间会使接头剪切强度先升高后降低,升高是因为保温时间增加会减少焊缝中的Zn-Al固溶体,使得焊缝的冶金组成接近母材,降低是因为过长的保温时间会使接头中出现空洞。当连接温度415℃保温时间12min时得到剪切性能最优的接头,达到65.6MPa。
在之前实验得到的最佳参数下使用Cu箔成功的完成对Al-25Si-4Mg-1Cu与Al-50Si连接,焊缝主要由Al2Cu基金属间化合物,α-Al和初晶Si相组成。由于Al-25Si-4Cu-1Mg和Al-50Si合金的热膨胀系数不同,在Al-25Si-4Cu-1Mg侧出现了空洞等缺陷,这导致其剪切强度略低于Al-25Si-4Cu-1Mg同种材料连接时的最高强度,只有65.6MPa。使用之前实验得到的最佳参数成功完成以Zn箔为中间层的Al-25Si-4Mg-1Cu与Al-50Si的连接。焊缝中主要由Zn-Al固溶体、少量α-Al组织和初晶Si相组成,由于接头中过多的Zn-Al固溶体,导致接头剪切强度降低,仅有42.1MPa。