鋁合金_預(yù)鍍層不銹鋼釬焊工藝及界面特征研究

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1、碩士學(xué)位論文鋁合金/預(yù)鍍層不銹鋼釬焊工藝及界面特征研究RESEARCHONBRAZINGANDINTERFACIALCHARACTERISTICOFALUMINUMALLOYSTOPRECOATINGSTAINLESSSTEEL姜麗麗哈爾濱工業(yè)大學(xué)2015年6月國內(nèi)圖書分類號：TG457.1學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號：621.791密級：公開工學(xué)碩士學(xué)位論文鋁合金/預(yù)鍍層不銹鋼釬焊工藝及界面特征研究↑（黑體2號字）碩士研究生：姜麗麗導(dǎo)師：呂世雄教授級高工申請學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：材料加工工程所在單位：材料科學(xué)與工程

2、學(xué)院答辯日期：2015年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:TG457.1U.D.C.:621.791（TimesNewRoman小4字）DissertationfortheMasterDegreeinEngineering↑（TimesNewRoman小2號字）RESEARCHONBRAZINGANDINTERFACIALCHARACTERISTICOFALUMINUMALLOYSTOPRECOATINGSTAINLESSSTEELCandidate:JiangLiliSupervisor:

3、Prof.SeniorEng.LvShixiongAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MaterialsProcessingEngineeringAffiliation:SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence:June,2015Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘要近年來，鋁鋼構(gòu)

4、件在空調(diào)管的連接中以其耐腐蝕，低溫使用性能好等特點受到了廣泛的重視。鋁合金和不銹鋼在固態(tài)下的互溶度極低，使得界面很容易生成脆性金屬間化合物，因而獲得優(yōu)異接頭的關(guān)鍵是對鋁/鋼接頭金屬間化合物控制。釬焊實現(xiàn)連接是通過液態(tài)釬料鋪展?jié)櫇衲覆模溥B接溫度比母材的熔點低，能夠一定程度控制金屬間化合物的形成。但鋁基釬料難以鋪展及潤濕不銹鋼，因此，本文提出了鋁合金和預(yù)鍍層不銹鋼釬焊的方法，浸鍍鋁合金到不銹鋼表面，提高釬料的鋪展?jié)櫇裥阅?，從而獲得優(yōu)異的鋁/鋼接頭。本文系統(tǒng)的研究了預(yù)鍍不銹鋼與鋁合金釬焊。通過高頻加熱熱浸鍍方法熱浸鍍一層純鋁

5、或者AlSi12到不銹鋼表面，分析不銹鋼基體與不同浸鍍材料的鍍層之間界面的連接特點，借助熱力學(xué)方法對分析界面的金屬間化合物形成規(guī)律。以此為基礎(chǔ)，研究焊前熱浸鍍條件下Steel/Al釬焊工藝，采用高頻感應(yīng)和火焰釬焊兩種方法，并通過改變浸鍍材料、焊接電流、加熱時間等條件以保證質(zhì)量優(yōu)異的釬焊接頭。分析接頭的微觀組織、反應(yīng)層形態(tài)及產(chǎn)物，建立工藝—組織—性能之間的關(guān)系。結(jié)合熱力學(xué)、動力學(xué)理論知識及試驗結(jié)果對界面化合物生長行為及規(guī)律進行分析；利用顯微硬度，拉伸試驗對不同工藝下接頭力學(xué)性能進行評定，通過斷口對接頭的斷裂行為進行分析。N

6、oclock釬劑作助鍍劑條件下，完成了空氣條件下不銹鋼熱浸鍍過程。不銹鋼在鋁液中的浸鍍過程為：“不潤濕—初始潤濕—潤濕延展—完全潤濕”幾個階段。選用純鋁為鍍材時界面反應(yīng)層為FeAl3和Fe2Al5；選用AlSi12為鍍材時鍍層緊密，界面反應(yīng)層主要為FeAl3和Fe2Al8Si。鍍層條件下改善了接頭的潤濕性能，接頭成形良好，釬焊接頭主要由鋼—釬縫—反應(yīng)層—鋁四部分組成，釬縫主要有α-Al及Al-Si共晶組織組成。確定合適的高頻感應(yīng)電流為270A～330A，感應(yīng)釬焊時間為25s～35s。在保證釬料良好潤濕鋪展條件下，加熱時間

7、不變時，隨感應(yīng)電流增加，反應(yīng)層增厚富鋁相增加，釬焊接頭力學(xué)性能降低；電流不變時，隨著加熱時間的增加，反應(yīng)層種類不變，反應(yīng)層厚度增加，力學(xué)性能下降。未浸鍍的接頭界面是由5~7μm厚的反應(yīng)層Fe(Al,Si)3和1~2μm的鋸齒狀的反應(yīng)層Fe2Al8Si組成；選用純鋁作鍍層的反應(yīng)層主要由3~5μm邊緣呈凸起狀的Fe(Al,Si)3和1~2μm平直反應(yīng)層Fe(Al,Si)2組成；選用AlSi12作浸鍍材料的界面反應(yīng)層可以分為三層。鍍層條件下，釬料的潤濕性提高，潤濕鋪展時間減少，熱浸鍍過程形成的反應(yīng)層能夠有效的阻礙釬焊時界面元素

8、的擴散，使反應(yīng)層厚度減-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文薄及界面反應(yīng)成分改變。采用熱浸鍍純鋁的釬焊接頭的力學(xué)性能較焊前未熱浸鍍102Mpa提高到1642.Mpa，提高了近60%，并且斷裂在母材側(cè)。關(guān)鍵詞：鋁/鋼異種金屬；熱浸鍍；釬焊；界面反應(yīng)層；金屬間化合物；-II-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractI