本文關(guān)鍵詞：Sn、Cu元素對(duì)Zn、10Al釬料合金組織及性能的影響

  更多相關(guān)文章： Zn-10Al釬料合金 錫 銅 顯微組織 力學(xué)性能 焊接性能

【摘要】：銅鋁異種金屬接頭具有質(zhì)量輕、材料省、價(jià)格低,綜合性能優(yōu)等優(yōu)點(diǎn),在電機(jī)、變壓器導(dǎo)電零件的制造中得到廣泛的應(yīng)用。但是純銅和純鋁之間存在較大的物理和化學(xué)性能差異,如熔化溫度、熔化潛熱、線膨脹系數(shù)等,并且銅和鋁之間有較高的化學(xué)親和力,易生成脆性的金屬間化合物,要實(shí)現(xiàn)銅鋁異種金屬的可靠連接存在較大困難。本文以Zn-10Al釬料合金做為基本合金系,添加不同量的Sn和Cu元素對(duì)T2紫銅板和1060純鋁板進(jìn)行爐中釬焊。采用OM、SEM、EDS、XRD、DSC等檢測(cè)手段,研究釬料合金以及釬焊接頭顯微組織、力學(xué)性能、焊接性能。結(jié)果表明:加入適量的Sn和Cu元素可以改善釬料合金的鑄態(tài)顯微組織,提高組織的均勻性。當(dāng)Sn元素添加量為12.0wt.%時(shí),釬料合金中樹枝晶消失。在Sn元素添加量為12.0wt.%基礎(chǔ)上,加入2.0wt.%的Cu元素時(shí),有少量彌散分布的Cu Zn4相生成。繼續(xù)增加Cu元素添加量,Cu Zn4相變的粗大,呈樹枝狀分布,增加了組織的不均勻性,消弱了釬料合金的韌性。Sn元素可以使釬料合金的吸熱峰向左偏移,降低釬料合金的液固相線溫度。當(dāng)Sn元素添加量為16.0wt.%時(shí),峰值溫度降低了22℃。Cu元素對(duì)釬料合金的固相線溫度影響不大,使液相線溫度升高,當(dāng)Cu元素添加量為4.0wt.%時(shí),釬料合金的固相線和液相線溫度分別為325.2℃和383.6℃,液相線溫度提高了10℃。Sn和Cu元素都會(huì)使釬料合金的液固相溫度區(qū)間變寬。釬料合金在鋁板上的鋪展面積隨著Sn和Cu元素添加量的增加呈逐漸增加的趨勢(shì);在銅板上的鋪展面積隨著Sn元素添加量的增加先增大后減小,隨著Cu元素添加量的增加呈逐漸減小的趨勢(shì)。當(dāng)Sn元素添加量為12.0wt.%時(shí),釬料合金在銅母材上的鋪展面積為122mm2。Cu元素添加量為4.0wt.%時(shí),釬料合金在銅母材上的鋪展面積為91.99mm2。Sn和Cu元素能夠細(xì)化焊縫中的樹枝晶,改善釬料合金與銅母材之間的冶金結(jié)合。釬焊接頭的抗剪切強(qiáng)度隨著Sn和Cu元素添加量的增加呈先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)Sn元素添加量為12.0wt.%時(shí),釬焊接頭的抗剪切強(qiáng)度達(dá)到最大值,為53MPa,提高了35%。當(dāng)Cu元素添加量為2.0wt.%時(shí),釬焊接頭的抗剪切強(qiáng)度達(dá)到最大值,為60.49MPa。釬焊接頭的斷裂宏觀上表現(xiàn)為脆性斷裂。當(dāng)Sn元素添加量為12.0wt.%時(shí),斷口局部區(qū)域有淺韌窩出現(xiàn)。Sn元素添加量為12.0wt.%的基礎(chǔ)上加入2.0wt.%的Cu元素時(shí),斷口中出現(xiàn)較多的韌性斷裂區(qū)域,分布比較均勻,韌窩較深。繼續(xù)增加Cu元素添加量,斷口發(fā)生沿晶斷裂,斷口比較平整。綜上所述,在Zn-10Al釬料合金中加入12.0wt.%的Sn元素和2.0wt.%的Cu元素時(shí),釬料合金的綜合性能最優(yōu)。
【關(guān)鍵詞】：Zn-10Al釬料合金 錫 銅 顯微組織 力學(xué)性能 焊接性能
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG425
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 1 緒論13-24
• 1.1 選題背景13-16
• 1.1.1 銅、鋁基本性能以及鋁代銅13-14
• 1.1.2 銅鋁異種金屬連接研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2 釬焊技術(shù)16-18
• 1.2.1 釬焊加工原理16-18
• 1.2.2 釬料18
• 1.2.3 釬劑18
• 1.3 銅鋁異種金屬釬焊研究現(xiàn)狀18-21
• 1.4 研究?jī)?nèi)容及意義21-24
• 1.4.1 研究?jī)?nèi)容21-22
• 1.4.2 研究目的及意義22
• 1.4.3 技術(shù)路線22-24
• 2 試驗(yàn)過程及試驗(yàn)方法24-33
• 2.1 釬料合金成分設(shè)計(jì)24
• 2.2 試驗(yàn)材料及設(shè)備24-26
• 2.2.1 試驗(yàn)材料24-25
• 2.2.2 試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)工具25-26
• 2.3 鋅基釬料的熔煉26-28
• 2.4 釬焊試驗(yàn)28-29
• 2.4.1 釬焊方法28
• 2.4.2 釬劑28
• 2.4.3 釬焊工藝28-29
• 2.5 組織分析29-30
• 2.5.1 金相試樣制備29
• 2.5.2 顯微組織觀察29
• 2.5.3 掃描電子顯微鏡以及EDS分析29
• 2.5.4 XRD分析29-30
• 2.6 性能測(cè)試30-33
• 2.6.1 DSC測(cè)試試驗(yàn)30
• 2.6.2 潤(rùn)濕性試驗(yàn)30-31
• 2.6.3 剪切強(qiáng)度試驗(yàn)31-33
• 3 Sn對(duì)Zn-10Al釬料合金顯微組織及性能的影響33-45
• 3.1 Sn對(duì)Zn-10Al釬料合金顯微組織的影響33-40
• 3.1.1 Zn-10Al釬料合金的顯微組織33-36
• 3.1.2 Zn-10Al-xSn釬料合金的顯微組織36-40
• 3.2 Sn對(duì)Zn-10Al釬料合金性能的影響40-43
• 3.2.1 Sn對(duì)Zn-10Al釬料合金熔化特性的影響40-42
• 3.2.2 Sn對(duì)Zn-10Al釬料合金鋪展性能的影響42-43
• 3.3 本章小結(jié)43-45
• 4 Sn對(duì)Zn-10Al釬料釬焊接頭顯微組織及性能的影響45-57
• 4.1 Sn對(duì)Zn-10Al釬料釬焊接頭顯微組織的影響45-51
• 4.1.1 Zn-10Al釬料合金釬焊接頭的顯微組織45-47
• 4.1.2 Sn元素對(duì)Zn-10Al釬料釬焊接頭顯微組織的影響47-51
• 4.2 Zn-10Al-xSn釬料釬焊接頭剪切強(qiáng)度以及斷面形貌分析51-55
• 4.2.1 Sn元素對(duì)Zn-10Al釬料釬焊接頭剪切強(qiáng)度的影響51-52
• 4.2.2 Zn-10Al-xSn釬料釬焊接頭斷裂機(jī)理分析52-55
• 4.3 本章小結(jié)55-57
• 5 Cu對(duì)Zn-10Al-12Sn釬料顯微組織及性能的影響57-75
• 5.1 Zn-10Al-12Sn-xCu釬料顯微組織57-61
• 5.2 Cu對(duì)Zn-10Al-12Sn釬料性能的影響61-64
• 5.2.1 Zn-10Al-12Sn-xCu釬料熔化特性61-63
• 5.2.2 Zn-10Al-12Sn-xCu釬料潤(rùn)濕性能63-64
• 5.3 Cu對(duì)Zn-10Al-12Sn釬料釬焊接頭組織的影響64-69
• 5.4 Cu對(duì)Zn-10Al-12Sn釬料釬焊接頭剪切強(qiáng)度的影響69-71
• 5.5 Zn-10Al-12Sn-xCu釬料釬焊接頭斷面分析71-73
• 5.6 本章小結(jié)73-75
• 6 結(jié)論75-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在校期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果81-82
• 致謝82

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2 吳京洧,楊建國(guó),方洪淵;復(fù)合釬料的特點(diǎn)及研究現(xiàn)狀[J];焊接;2002年12期

3 李剛,路文江,俞偉元,陳學(xué)定;非晶新型代銀釬料的制備及性能研究[J];蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào);2004年05期

4 張靜;路文江;俞偉元;;銅磷非晶箔帶釬料的制備及性能研究[J];熱加工工藝;2006年03期

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7 崔大田;王志法;吳化波;劉金文;;新型Au-19.25Ag-12.80Ge釬料的制備及性能(英文)[J];稀有金屬材料與工程;2008年04期

8 李東泊;趙士陽;王要利;魏雙舉;賈利;田崴;張柯柯;;低銀Sn2.5Ag0.7CuxRE釬料合金的潤(rùn)濕特性[J];河南科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年03期

9 張翠翠;;鉛對(duì)Sn3.5Ag0.5Cu合金釬料性能的影響[J];遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報(bào);2009年04期

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1 馮武鋒;王春青;;電子元件焊接中的釬料合金研制及釬料合金設(shè)計(jì)方法[A];全國(guó)第六屆SMT/SMD學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2001年

2 夏志東;史耀武;陳志剛;李述剛;劉吉海;;錫銀鉍釬料的性能評(píng)估[A];第十次全國(guó)焊接會(huì)議論文集（第1冊(cè)）[C];2001年

3 劉朋;高原;郭福;雷永平;夏志東;史耀武;;無鉛復(fù)合釬料研究及發(fā)展[A];2006年全國(guó)功能材料學(xué)術(shù)年會(huì)專輯[C];2006年

4 張艷茹;;容量法測(cè)定銅鎳錳釬料合金中錳元素[A];探索 創(chuàng)新 交流——第五屆中國(guó)航空學(xué)會(huì)青年科技論壇文集(第5集)[C];2012年

5 夏志東;史耀武;雷永平;陳志剛;;熱疲勞對(duì)錫鋅鉍釬料合金顯微組織影響的研究[A];2002年材料科學(xué)與工程新進(jìn)展（上）——2002年中國(guó)材料研討會(huì)論文集[C];2002年

6 朱穎;方洪淵;錢乙余;崔殿亨;丁克儉;;含稀土釬料合金的顯微組織及高溫持久強(qiáng)度分析[A];中國(guó)電子學(xué)會(huì)焊接專業(yè)青年委員會(huì)第一屆學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1994年

7 張杰;周玉;楊世偉;奈賀正明;;連接工藝對(duì)Cu-Zn-Ti釬料釬焊氮化硅陶瓷接頭性能的影響[A];第十一次全國(guó)焊接會(huì)議論文集（第1冊(cè)）[C];2005年

8 王宏芹;馬鑫;錢乙余;;銅基板上高鉛釬料反應(yīng)潤(rùn)濕機(jī)理之潤(rùn)濕測(cè)量法研究[A];2004中國(guó)電子制造技術(shù)論壇——電子整機(jī)無鉛化焊接技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2004年

9 柏文超;李明利;許平;;一種新型PdNiAgCrMo高溫釬料[A];第九次全國(guó)焊接會(huì)議論文集（第1冊(cè)）[C];1999年

10 熊華平;康燕生;崗村寬志;川崎亮;渡邊龍三;;Co-V基和Co-Nb基合金高溫釬料對(duì)SiC陶瓷的潤(rùn)濕性研究[A];第十一次全國(guó)焊接會(huì)議論文集（第1冊(cè)）[C];2005年

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1 俞偉元;非晶態(tài)釬料的釬焊性能及其連接機(jī)理[D];蘭州理工大學(xué);2009年

2 張威;基于釬料潤(rùn)濕力的光纖自對(duì)準(zhǔn)原理及激光軟釬焊界面反應(yīng)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

3 李福泉;釬料熔滴/焊盤瞬間接觸液固反應(yīng)及界面組織演變[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

4 張國(guó)尚;80Au/20Sn釬料合金力學(xué)性能研究[D];天津大學(xué);2010年

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6 謝鳳春;石墨與銅的釬焊機(jī)理及新型低溫活性釬料的制備[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

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8 賀艷明;Ag-Cu-Ti基復(fù)合釬料釬焊氮化硅陶瓷的連接工藝和機(jī)理研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

9 羅艷;電子封裝釬料合金耦合損傷時(shí)相關(guān)多軸本構(gòu)模型及疲勞失效模型研究[D];西南交通大學(xué);2008年

10 王儉辛;稀土Ce對(duì)Sn-Ag-Cu和Sn-Cu-Ni釬料性能及焊點(diǎn)可靠性影響的研究[D];南京航空航天大學(xué);2009年

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1 孫磊;改進(jìn)鎳基釬料釬焊不銹鋼釬焊工藝及機(jī)理研究[D];上海工程技術(shù)大學(xué);2015年

2 范桂霞;Sn、Cu元素對(duì)Zn、10Al釬料合金組織及性能的影響[D];鄭州大學(xué);2015年

3 宋偉龍;Mg-Al-Zn系鎂合金用釬料的研究[D];山東大學(xué);2015年

4 崔反東;合金元素對(duì)Sn-9Zn釬料釬焊6061鋁合金的影響[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2015年

5 矯寧;新型低銀無鎘中溫釬料組織性能的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

6 韓憲鵬;鎵對(duì)無鎘銀釬料性能影響的研究[D];南京航空航天大學(xué);2008年

7 黨波;高性能低銀電真空釬料研究[D];西安理工大學(xué);2010年

8 金峰日;銅基中溫?zé)o鎘釬料的設(shè)計(jì)與組織性能分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

9 王麗華;釬料合金及其接頭在模擬土壤鹽溶液中的浸出行為[D];大連理工大學(xué);2011年

10 劉朋;復(fù)合釬料釬焊接頭熱疲勞顯微組織與殘余力學(xué)性能研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2007年

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本文編號(hào)：1025768