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在近年來(lái)，國(guó)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(wèn)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(wèn)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(guò)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(guò)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(lái)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(lái)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(guò)程很快，因此冶金反應(yīng)產(chǎn)生的氣體來(lái)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(guò)程中，焊縫結(jié)晶凝固金屬?gòu)囊簯B(tài)金屬到固態(tài)金屬的過(guò)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(guò)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。