高硅鋁合金焊接性現(xiàn)狀
在近年來,國內(nèi)外研究者從制定、性能評(píng)定等方面對(duì)高硅鋁合金做了大量研究,但對(duì)其焊接性的研究不多,很大程度上限制了硅鋁合金的推廣應(yīng)用。隨著科技的迅猛發(fā)展,研究解決高硅鋁合金的焊接問題顯得很有必要。高硅鋁合金在航天、航空、汽車、空間技術(shù)等高科技領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用,可以制造微電路封裝殼體、基板及其蓋板的熱管器件、活塞、發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸等耐磨部件。高硅鋁合金具有廣泛發(fā)展應(yīng)用領(lǐng)域關(guān)鍵在于合金的優(yōu)異特性,高硅鋁具有熱傳導(dǎo)性能熱膨脹系數(shù)低、機(jī)械性能良好、易于精密機(jī)加工等優(yōu)點(diǎn)。但是由于鋁和氧的親和力非常強(qiáng),易被氧化生成難熔物氧化膜。在材料的焊接中氧化膜嚴(yán)重影響焊縫的熔合形成。并且高硅鋁中含有大量的硅,容易導(dǎo)致硅裂。因此高硅鋁的高效、優(yōu)質(zhì)連接問題成為焊接領(lǐng)域的重點(diǎn)之一。
高硅鋁的焊接性
在高硅鋁的焊接過程中,容易出現(xiàn)夾雜、氣孔、裂紋等缺陷,其中如何盡可能的避免氧化產(chǎn)生夾渣是重要研究方向。
氧化
高硅鋁中的鋁極易與氧親和,生成致密的三氧化二鋁薄膜,結(jié)實(shí)致密,其熔點(diǎn)高達(dá)2050℃, 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于高硅鋁合金的熔點(diǎn),在焊接過程中,致密的氧化膜很難去除,嚴(yán)重影響著金屬間的結(jié)合且容易造成夾渣。為了防止夾渣的出現(xiàn)可以采取一些措施,在焊接前清除表面的氧化膜,可以用機(jī)械清理法,也可采取化學(xué)清理法。機(jī)械清理法主要是用打磨機(jī)、銼刀、刮刀、鋼絲刷打磨的方法清理氧化膜;化學(xué)清理法不僅可以清理氧化膜,還可以清理表面油污。
焊接氣孔
產(chǎn)生氣孔的氣體有H2/CO/N2等。其中H是氣孔的主要來源。致密的氧化膜容易吸附水分,焊接時(shí),氫在液態(tài)鋁中的溶解度為0.7ml/100g,而在660℃凝固狀態(tài)時(shí),氫的溶解度為0.04ml/100g,使原來溶于液態(tài)鋁中的氫大量析出,形成氣泡,又高硅鋁合金本身的導(dǎo)熱性能非常好,熔池結(jié)晶過程很快,因此冶金反應(yīng)產(chǎn)生的氣體來不及逸出熔池的表面,殘留在焊縫中形成氣孔。保護(hù)氣體不純及空氣侵入焊接區(qū)等,也能使焊縫產(chǎn)生內(nèi)部氣體和表面氣孔。而且對(duì)于粉末冶金制備的硅鋁合金,在熔化焊溫度下閉塞氣體的含量很高,極易造成氣孔缺陷。由于高硅鋁焊接氣孔的產(chǎn)生與該合金表面的氧化膜密切相關(guān),因此要防止氣孔的產(chǎn)生,首先焊接區(qū)域合金表面的氧化膜在焊接前必須徹底去除,另外焊接區(qū)域在焊接前容易被污染,因此焊接前注意防止污染,特別是焊接端面區(qū)域應(yīng)保持潔凈。要獲得優(yōu)質(zhì)的焊接接頭,還應(yīng)采用合適的焊接方法、規(guī)范和保護(hù)措施進(jìn)行焊接,并嚴(yán)格控制操作環(huán)境的濕度。
焊接裂紋
高硅鋁焊接過程中,焊縫結(jié)晶凝固金屬從液態(tài)金屬到固態(tài)金屬的過程中,熔池凝固收縮產(chǎn)生拉應(yīng)力,在焊接凝固的初期,溫度比較高,金屬的流動(dòng)性好,金屬液體可以在已經(jīng)凝固的晶粒之間自由的流動(dòng),可以填充拉應(yīng)力造成的間隙,不會(huì)形成裂紋,在結(jié)晶的過程中,較先結(jié)晶的晶粒致使焊接熱影響區(qū)開裂,但有研究表明,焊接熔池越小,產(chǎn)生裂紋的可能性越小。
另外高硅鋁的合金中硅含量高,受熱硅相變粗大,對(duì)合金的韌性和塑性產(chǎn)生不利影響,易產(chǎn)生應(yīng)力變形和裂紋。
編輯:冶金材料設(shè)備網(wǎng)
發(fā)布時(shí)間:2015-05-12