中温自反应钎焊铝蜂窝板的工艺与性能研究

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铝蜂窝板以其质量轻、强度高、抗压减震等优点,在航空航天、轨道交通以及建筑装饰等领域应用广泛。“轻量化、高性能、节能且环保”是新材料发展的必然趋势,而现有胶粘制备的铝蜂窝板在应用时很难满足更新更高的要求,自反应钎焊可在中温条件下实现接头冶金结合,无疑是制备铝蜂窝板的新方法。本文分析了自反应钎焊接头的组织和性能,研究了钎焊参数对铝蜂窝板成型的影响,确定了制备工艺,并对自反应钎焊制备的铝蜂窝板的力学性能进行了测试分析,主要研究工作和成果如下:(1)在CsF-AlF3基质中通过添加ZnCl2、SnCl2等活化物质,制备出中温自反应钎剂,采用制备的自反应钎剂对薄板铝合金进行T型接头钎焊,钎焊接头钎角饱满,无夹渣气孔等缺陷。(2)采用自反应钎焊制备铝蜂窝板,通过调节钎焊参数,研究发现钎焊温度为570℃,保温时间30min是制备铝蜂窝板的最优参数;当铝蜂窝板选用1060铝箔制备芯材时,为防止软化变形,宜选用0.15mm厚度以上的铝箔,由于装配不平整度问题,面板应选用复合板;当选用复合箔制备芯材时可选用3003铝合金做面板。(3)研究分析了两种铝蜂窝板接头的组织形貌,其中,1060铝箔蜂窝板的接头:大部分金属Sn沿晶界分布;对于复合箔蜂窝板接头:Si呈多角块状或板条状,白亮金属Sn零散分布在灰色块状Mn-Fe相周围;200℃高温老化后既不能使Sn有效扩散,也没有新的化合物相生成,钎焊接头组织及成分均无明显变化,这是钎焊铝蜂窝板可耐高温老化的主要原因。(4)测得1060铝箔蜂窝板接头的拉伸强度可达90-110MPa,拉伸断裂在母材处,经3%NaCl溶液腐蚀后接头的强度无明显下降;1060铝箔(0.15mm)蜂窝板的平压强度为1.75MPa,复合箔(0.2mm)蜂窝板的平压强度为3.79MPa;有无面板对铝蜂窝板承载能力无太大影响,且芯子壁板间未发生开裂现象;三点弯曲试验测得自反应钎焊制备的1060铝箔蜂窝板芯子的剪切强度为1.16MPa,面板应力达48.51MPa。
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