[发明专利]高体积分数SiCp/Al复合材料的Al-Si-Cu-Zn-Ti五元箔状钎料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Al-Si-Cu-Zn-Ti五元箔状钎料及其制备方法，尤其是涉及一种高体积分数(55～70％)SiCp/Al复合材料真空硬钎焊的Al-Si-Cu-Zn-Ti五元箔状钎料及其制备方法。

背景技术

高体积分数(55％～70％)SiCp/Al具有高比强度、比刚度、耐磨、耐腐蚀等优异性能，特别是原材料来源充分、制造成本低，可广泛应用于航空航天、电子信息、精密机械等产业领域。高体积分数SiCp/Al复合材料表面裸露着大量的SiC陶瓷增强相，它含有离子键与共价键，很难被含金属键的钎料所润湿，给钎焊过程带来了极大的难度，因此现有的颗粒增强铝基复合材料的焊接需要在较高温度下进行，且存在焊接质量较差的问题，严重制约了SiCp/Al复合材料的应用范围。

专利CN103464927A中在商业钎料Al-5.5Si-28Cu中加入稀土元素Ce，熔炼了Al-Si-Cu-Ce钎料，可细化钎缝晶粒，提高钎料合金性能，但是该钎料没有解决钎料和SiC颗粒结合差的问题。专利CN102350553A对比了复合材料基体表面磁控溅射Ti后采用Al-Si-Mg商业钎料焊接和直接Al-Si-Mg钎料裸焊的焊接效果，发现镀层Ti可以与SiC颗粒形成反应结合，钎焊效果好，但是需在待焊表面增加磁控溅射Ti步骤，且由于Mg易挥发，无法甩制成箔状钎料带。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高体积分数(55～70％)SiCp/Al复合材料真空硬钎焊的Al-Si-Cu-Zn-Ti五元箔状钎料及其制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高体积分数SiCp/Al复合材料的Al-Si-Cu-Zn-Ti五元箔状钎料，所述Al-Si-Cu-Zn-Ti五元箔状钎料的成分范围如下：Cu：24～26％wt，Si：5～8％wt，Zn：0.5～2％wt，Ti：1～3％wt，Al：余量；其中，

上述成分的重量百分比之和为百分之百。

本发明的有益效果是：

本发明的高体积分数SiCp/Al复合材料的Al-Si-Cu-Zn-Ti五元箔状钎料可在钎焊温度下同时与Al基体和SiC增强颗粒形成较好的连接界面，保证焊接接头的密封性。同时制备的钎料为箔状，在实际钎焊生产过程中方便预置。

本发明解决了高体积分数SiCp/Al复合材料钎焊难，钎料与SiC颗粒增强相结合能力差的问题，实现复合材料的高强度、高致密钎焊连接，要求接头抗剪强度达到80MPa以上，焊缝气密性达到10^-8Pa·m³/s以上。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述高体积分数SiCp/Al复合材料的Al-Si-Cu-Zn-Ti五元箔状钎料所用原料组分为：纯度为99.99％的纯Al，纯度为99.99％的纯Cu，纯度为99.9～99.99％的纯Zn，Al-20Si合金及Al-10Ti合金；其中，

所述Al-20Si合金中的Si的质量分数为20％；所述Al-10Ti合金中的Ti的质量分数为10％。

本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种高体积分数SiCp/Al复合材料的Al-Si-Cu-Zn-Ti五元箔状钎料的制备方法，包括如下步骤：

1)将原料纯Al、纯Cu、纯Zn、Al-20Si合金及Al-10Ti的表面分别进行处理，除去原料表面杂质、油污和氧化膜；

2)将纯Al、Al-20Si合金置于真空感应熔炼炉的坩埚内，对炉膛抽真空至10^-1Pa，然后充入高纯氩气一个大气压，再抽真空至10^-3Pa，充入高纯氩气至一个大气压，然后加热至坩埚内合金完全熔化，得到熔融合金溶液，然后再将纯Cu、Al-10Ti合金加入到所述熔融合金溶液内，使加入的纯Cu、Al-10Ti合金完全熔化；

3)纯Cu、Al-10Ti合金完全熔化后，进行降温，降温后加入纯Zn，形成Al-Si-Cu-Zn-Ti溶液，加以磁力搅拌，保温静止后浇注入砂型模具中，在氩气气氛中冷却凝固，得到钎料合金；

4)取出步骤3)中制得的钎料合金，去除表面氧化皮，在600～650℃温度下反复重熔3～5次，每次保温20～40min，最终浇注成棒状，得到棒状钎料；