窄通道散熱冷板具有結(jié)構(gòu)緊湊、流道分布復(fù)雜、焊接面積大的特點(diǎn),擴(kuò)散焊技術(shù)在散熱冷板方面有其獨(dú)特的優(yōu)勢,既能保證焊接的均勻一致性,又能有效控制變形量,因此擴(kuò)散焊是散熱冷板連接的關(guān)鍵技術(shù)。鑒于可熱處理強(qiáng)化的6063鋁合金具有耐腐蝕性強(qiáng)、密度小、比強(qiáng)度高、良好的加工成型性等優(yōu)勢,本文采用綜合性能較好的6063鋁合金為母材,分別進(jìn)行瞬間液相擴(kuò)散焊和固相擴(kuò)散焊,研究工藝參數(shù)對接頭微觀組織和力學(xué)性能的影響規(guī)律。為了進(jìn)一步改善擴(kuò)散焊連接工藝,本文通過超聲表面滾壓（Ultrasonic Surface Rolling Processing,USRP）對6063鋁合金進(jìn)行表面納米化處理,并研究了超聲表面滾壓處理對擴(kuò)散焊接頭組織和抗拉強(qiáng)度的影響及TLP接頭的連接機(jī)理。研究表明,在純Cu作中間層的TLP接頭中,當(dāng)加熱溫度為560℃,保溫時(shí)間為60 min時(shí),接頭抗拉強(qiáng)度達(dá)到最大值為44.50 Mpa;在不加中間層的固相擴(kuò)散焊接頭中,當(dāng)加熱溫度為540℃,保溫時(shí)間為100 min時(shí),接頭抗拉強(qiáng)度達(dá)到最大值為125.7 Mpa,約為同種熱處理?xiàng)l件下母材抗拉強(qiáng)度的91.6%。在一定溫度范圍內(nèi),兩種擴(kuò)散焊接頭的抗拉強(qiáng)... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

瞬間液相擴(kuò)散焊連接過程示意圖（a）中間層熔化；（b）母材溶解；（c）

第1章緒論9生不良冶金反應(yīng)，生成有害金屬間化合物。（2）一般熔點(diǎn)低于母材，且容易發(fā)生塑性變形。（3）考慮與母材的兼容性。同種鋁及鋁合金TLP焊接，通常直接選用純銅箔作為中間層材料[42-46]，根據(jù)Al-Cu二元相圖（圖1.2所示），在加熱溫度達(dá)到546℃附近，形成瞬間液相，這里銅起到了降低鋁合金熔點(diǎn)的作用。此外，TLP焊接方法對鋁合金表面要求不那么嚴(yán)格[47]，液相膜有一定的“自清凈”能力，即這層瞬間液相薄膜有破碎鋁表面致密氧化膜的作用。但是從實(shí)際研究結(jié)果表明，Cu主要以破膜為主，不能達(dá)到去除氧化膜的效果，氧化物在連接界面影響母材表面實(shí)際接觸面積，降低連接可靠性[48]。圖1.2Al-Cu二元相圖Fig.1.2Al-Cubinaryphasediagram.瞬間液相擴(kuò)散焊與釬焊有很多相同點(diǎn)，但卻是兩種不同的焊接方法。相同的是：二者在焊接過程中均處在低于母材熔點(diǎn)的溫度，都借助除母材外的第三種材料完成焊接，對TLP來說是中間層材料（純金屬或合金），釬焊則稱之為釬料或釬劑。雖然TLP和釬焊的焊接操作過程相似，但第三種材料熔化的作用機(jī)理是不同的。釬焊中僅靠釬料熔化潤濕、鋪展、填充待焊母材表面間隙，隨著元素不斷擴(kuò)散和降溫凝固實(shí)現(xiàn)連接，整個過程母材完全不發(fā)生熔化。瞬間液相擴(kuò)散焊的中間層材料中含有降熔元素，熔化的中間層與母材間原子相互擴(kuò)散，降熔元素進(jìn)入母材，促使母材表面微區(qū)熔化，經(jīng)過等溫凝固過程后形成可靠連接。因此，瞬間液相擴(kuò)散焊又被稱為活性釬焊[49]。1.4.2真空固相擴(kuò)散焊固態(tài)擴(kuò)散焊連接過程如圖1.3所示。金屬材料表面實(shí)際上不是高度平整的，

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文10是凹凸不平的，因此擴(kuò)散焊首先進(jìn)入工件凹凸不平的初始接觸階段，如圖1.3(a)所示，待焊界面只有很少的區(qū)域接觸，實(shí)際有效接觸面積是名義接觸面積的1/1000~1/100，是點(diǎn)和點(diǎn)的接觸。施加一定的焊接壓力后，焊件進(jìn)入接觸塑性變形階段，微觀不平的表面，在外加壓力和加熱溫度的共同作用下，總有一些區(qū)域的應(yīng)力大于基體材料的屈服極限，產(chǎn)生局部塑性變形，如圖1.3(b)，待焊面上的接觸面積明顯增加，從點(diǎn)與點(diǎn)的接觸演變成面與面的接觸。在壓力的持續(xù)作用下，擴(kuò)散界面由于塑性變形產(chǎn)生了一系列缺陷，如空位、晶格畸變、大量位錯等，從而促進(jìn)了原子擴(kuò)散的進(jìn)行，焊件進(jìn)入到原子互擴(kuò)散和界面遷移階段，這個階段一般要持續(xù)幾分鐘到幾十分鐘，如圖1.3(c)。此時(shí)接頭連接并不牢靠，還需要進(jìn)一步保溫，使接頭進(jìn)入界面和孔洞消失階段，形成可靠冶金結(jié)合，如圖1.3(d)所示。這幾個過程相互交叉進(jìn)行，連接過程中可生成固溶體，有時(shí)形成金屬間化合物，通過擴(kuò)散、再結(jié)晶等過程形成固態(tài)冶金結(jié)合，形成可靠連接。圖1.3真空固相擴(kuò)散焊連接機(jī)制模型示意圖（a）凹凸不平的初始接觸；（b）變形和交界面的形成；（c）晶界遷移和再結(jié)晶；（d）體積擴(kuò)散，微孔消除Fig.1.3Schematicdiagramofvacuumsolid-phasediffusionweldingconnectionmechanismmode.1.5超聲表面滾壓納米化技術(shù)表面晶粒納米化技術(shù)是指通過一定的工藝方法，能夠在材料最表面獲得一層細(xì)小晶粒的過程，晶粒尺寸在納米級范圍（小于100nm）內(nèi)，且不改變材料的組織成分與結(jié)構(gòu)。材料獲取納米層的方法主要有表面涂層或沉積和塑性加工變形

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