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大学毕业设计---铝合金低温钎剂的研制及其工艺性能研究.doc

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  • 卖家[上传人]:大米
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  • 上传时间:2023-03-06
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    • 目 录摘 要 ⅠABSTRACT Ⅱ第1章 绪论 11.1 课题背景 11.2 铝合金的性能和应用 11.2.1 铝合金的性能 11.2.2 铝合金的应用 11.3 铝合金的钎焊 21.4 Zn-Al钎料 21.5铝合金钎剂 31.5.1铝用有机软钎剂 31.5.2铝用反应钎剂 31.6铝合金低温钎剂的研究现状 41.6.1无机钎剂 51.6.2有机钎剂 71.7本文研究内容 7第2章 材料和试验方法 92.1试验主要仪器 92.2试验材料 92.3试验方法 102.3.1氯化物钎剂的配制 102.3.2软钎剂性能的试验方法 112.3.3微观组织观察 12第3章 低温钎焊用钎剂研究 143.1钎剂组分的性质及确定 143.1.1钎剂基本组元的选取 143.1.2去膜组元的选取 153.1.3活性组元的选取 153.2钎剂含量对钎焊性能的影响 173.2.1基本组元含量对钎焊性能的影响 173.2.2去膜组元含量对钎焊性能的影响 193.2.3活性组元ZnCl2含量对钎焊性能的影响 223.2.4小结 253.3界面的微观组织分析 253.4钎料铺展后的组织 273.5缺陷分析 273.6本章小结 29第4章 工艺参数对钎剂的工艺性能的影响 304.1温度的影响 304.2时间的影响 324.3 本章小节 34结 论 30致 谢 31参考文献 32文献综述 402重庆工学院毕业论文 摘 要摘 要本文主要针对铝合金低温钎焊的要求,研究了钎剂的配方及其工艺性能。

      通过不同比例的钎剂配方,采用Zn-Al钎料,测试了钎料在LY12铝板上的铺展面积和润湿角改变加热温度和保温时间,考察了时间和温度对钎料润湿性的影响成分不同的氯化物钎剂的铺展面积和润湿角各不相同,在所测试的钎剂中,当NH4Cl含量为8%、NaF含量为2%和ZnCl2含量为90%,钎焊温度为390℃时,综合性较好此时钎料铺展面积为1100mm2左右,润湿角为7°左右从显微组织中可以看出,NH4Cl的含量在8%时,NaF含量为2%和ZnCl2含量为90%,此时的氧化膜残留最少,钎料与母材基本达到冶金结合;并且其反应温度与钎料的熔点最为接近温度的提高可以增加钎料的铺展面积,减小润湿角,但过高的温度会出现溶蚀等缺陷保温时间的延长对铺展面积和润湿角没有太大的影响关健词: 氯化物钎剂 润湿性 温度 保温时间I重庆工学院毕业论文 AbstractAbstractIITo meet requirements of low-temperature soldering on aluminum alloy, the ingredient of solder and its performance were studied. Zn-Al filler metal and flux manufactured with different composition were utilized to measure the spread area and wetting angle of the flux on the LY12 board. In this paper, the effect of heating-up temperature and holding time on the solder’s wettability had been mainly researched.Results show spread area and wetting angle of filler metal is changing with the composition of chloride flux. When NH4Cl content is 8%,NaF content is 2% and ZnCl2 content is 90% in the flux, the flux has such the best performance that are spread area is 1100mm2,wetting angle is 7° and brazing temperature is 390° on specimen. From the microstructure result it be seen only a few residual oxide film at the interface of base metal and filler metals in the 8% level of NH4Cl,the solder can be well connected with the parent aluminium alloy. When NaF content was less than or higher than 2%, the oxide film can be found between solder and parent metal from the microstructure of the joints for the flux has low reaction temperature great difference with the melting point of solder.The spread area is becoming larger and the wetting angle less with the lifting of temperature, but the ultra-high temperature will produce erosion and other defects. The elongation of holding time is propitious to the uniform of the structure, however, has little effect on the spread area and wetting angle.Keywords:chloride flux;wettability; temperature;holding time绪 论第1章 绪论1.1 课题背景铝合金具有密度小、强度高和耐腐蚀等优点,因而广泛应用于汽车、高速铁路、车辆、航空航天和军事工业。

      但是其表面存在一层极薄且致密的氧化膜,其厚度为纳米级X射线衍射分析表明,铝合金表面氧化膜为γ-Al2O3型氧化膜膜有两层,内层靠铝处为无定形态,外层为晶态,加热时随温度上升此晶态层厚度增加,长时间加热则整个晶化母材表面氧化膜的存在,使得液态钎料不能润湿它们同样,若液态钎料被氧化膜包裹,也不能在母材上铺展因此,要实现钎焊过程并得到质量好的接头,母材和钎料表面氧化膜的彻底清除是十分必要的[1]钎焊技术中采用了钎剂、气体介质、机械方法和物理方法清除金属表面氧化膜,本课题主要研究钎剂去膜目前,国外已有一部分效果较好的软钎剂进入市场,但价格较高,难以大批量使用国内的研究大部分仍处在实验室阶段,且质量也难以达到较高的技术标准,所以铝及其合金用低温软钎剂的研制有很强的研究意义和经济意义1.2 铝合金的性能和应用1.2.1 铝合金的性能铝是银白色轻金属,具有良好的导热性和导电性,无磁性,可焊性基本良好铝虽然是活泼金属,但由于在许多介质中会使其表面生成一层致密的氧化膜,因而具有较高的化学稳定性,是良好的耐腐蚀材料,其纯度越高,耐腐蚀性越强纯铝的塑性较大,强度和硬度较低,在铝中加入其它元素,如镁、锰、锌等,就可大大提高铝的强度和硬度。

      铝在低温(0-196℃)介质中,仍然具有良好的强度和力学性能此外,铝导热性好良1.2.2 铝合金的应用1、铝合金的熔点比钢低得多(一般为600℃左右),熔炼和铸造都比较容易除砂型铸造外,还适宜用金属型铸造、压力铸造方法生产各种铸件因此,在铝合金制品中,铸造件占的比重很大2、铝合金在常温及较高温度下具有优良的塑性,可用挤压方法制作各种形状复杂的薄壁件及尺寸精度高的零件3、铝合金的抗蚀性,导热,导电性均好,可用来制作经常暴露在大气或腐蚀性气体中的零件4、铝合金的机械性能比钢低,因此,凡是承受大载荷和强烈磨损的零件均不宜选用铝合金但是,由于铝合金比重小,具有较高的比强度,特别是经热处理强化后的铝合金,最适宜应用在航空工业上飞机上的许多结构如飞机的骨架,翼肋等都是用铝合金制造的1.3 铝合金的钎焊铝合金的焊接方法很多,几乎各种方法均可使用但是焊接件的用途和工作环境,常常决定了铝及铝合金的焊接方法另外一个考虑的因素,就是焊完后零件的性能,如焊缝强度、冲击韧性、疲劳强度和抗腐蚀性,以及特殊使用状态下的性能焊接加热对焊缝附近的基体材料,是否允许软化是考虑的另一个主要因素此外,对焊缝附近,因受热而影响其抗腐蚀性也应充分考虑。

      焊缝的成形也是选择焊接方法时考虑的因素之一由于铝及铝合金特有的物理、化学性能等原因,其焊接过程中会遇到一系困难,如氧化、焊缝裂纹及气孔等由于钎焊件变形小、尺寸精度高等优点[2],因而钎焊是铝及铝合金连接的重要方法,并且近年来在我国得到了广泛的应用进而其钎焊问题也是近年来研究最多、发展较快的研究领域之一随着新材料、新方法的不断出现,铝及铝合金的钎焊工艺也得到了快速的发展,其钎焊方法、钎料以及钎剂都有很大的进步铝合金常用的钎焊方法有:火焰钎焊、浸渍钎焊、空气炉中钎焊、真空炉内钎焊1.4 Zn-Al钎料对于铝钎料合金,除了对一般钎料的共同要求,如润湿性钎缝中流动性,与母材结合能力,钎料本身的热稳定性,钎缝的强度,钎料的热加工性以外,还因为铝是一个极活泼的元素,钎料合金元素的选择与配伍对焊点的电化学腐蚀有很大的关系[3] Zn-Al系共晶点钎料的机械加工性能和纯锌的差不多,虽可热加工成丝、片材钎料,但长期存放比纯锌更易晶粒长大而变脆随着Al含量的增加,合金的成型加工性能有较明显的改善Zn-Al共晶钎料以及富Al的亚共晶钎料其流动性比Al-Si差很多,这是因为Zn-Al互溶度很大,钎料在钎缝中流动的同时,以相当快的速度向母材晶间渗透,这就影响液态钎料在钎缝中前进的速度。

      Zn-Al钎料电极电位比母材略低,当添加Re后,该性能更为改善,即电位差缩小并且对优化组织、提高强韧性、改善工艺性能和抗腐蚀性均有明显效果1.5铝合金钎剂铝比较活泼,容易在表面形成一层致密且化学性质稳定的氧化物,它是铝及铝合金钎焊时的主要障碍之一为了得到高质量的接头,必须去掉表面的氧化物在铝及其合金中加入钎剂可清除铝表面的氧化膜并降低钎料与母材之间的界面张力铝用钎剂分为铝用软钎剂和铝用硬钎剂,此处着重介绍铝用软钎剂 铝用软钎剂根据去膜方式的不同可以分为有机钎剂和反应钎剂两大类[4]1.5.1铝用有机软钎剂 这类。

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