[发明专利]一种半固态加压反应钎焊方法

说明书

本发明涉及一种半固态加压反应钎焊方法，采用粉末金属材料作为钎料，将焊件和钎料加热到钎料的半固态温度，同时施加压力，并进行保温，通过液相润湿、原子扩散和化学反应形成焊缝金属及其与母材的连接，完成粉末钎料的加压液相反应烧结过程。本发明的半固态加压反应钎焊方法，焊接过程中生成有益化学反应产物，改善界面结合状态，提高钎料在母材表面的润湿性，避免有害化学反应产物，改善焊缝组织，提高接头剪切强度。

技术领域

本发明涉及一种半固态加压反应钎焊方法，属于焊接技术领域。

背景技术

在对70％SiC_p/Al复合材料焊接的过程中，该复合材料中SiC陶瓷颗粒增强相体积分数高达70％，因而弧焊、电子束焊、搅拌摩擦焊等方法在其连接中的应用受到很大的限制，钎焊和扩散焊方法成为比较具潜力的连接方法。在对70％SiC_p/Al复合材料进行钎焊和扩散焊研究过程中，创造了本发明所涉及的半固态加压反应钎焊方法，钎焊和扩散焊技术是与本发明所涉及的半固态加压反应钎焊最接近的技术。

钎焊是采用比母材熔化温度低的钎料，采取低于母材固相线而高于钎料液相线的焊接温度，通过熔化的液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。钎焊时钎料熔化为液态而母材保持固态，液态钎料在母材的间隙或表面上润湿、毛细流动、填充、铺展、与母材相互作用(溶解、扩散或冶金结合)，冷却凝固形成牢固的接头。70％SiC_p/Al复合材料因含有大量SiC陶瓷，钎料在其表面极难润湿，这必定导致钎焊在该复合材料连接中的应用遇到巨大的困难。(王鹏,程东锋,牛济泰.高体积分数SiC_p增强6063Al基复合材料的真空加压钎焊[J].机械工程材料,2014,38(9):34-38.)文中填充Al70-Cu22.3-Si6.1-Mg1.6膏状钎料对体积分数为60％的SiC_p/6063Al复合材料进行了真空钎焊，钎料对大块SiC增强相的润湿性一般，二者之间存在较小的间隙，接头剪切强度为71.6MPa。70％SiC_p/Al复合材料所含SiC陶瓷体积分数更高，焊接必将更加困难，接头强度更低。

扩散焊是指在一定的温度和压力下，被连接表面紧密贴合，通过使局部发生微观塑性变形，或通过被连接表面产生的微观液相而扩大被连接表面的物理连接，然后结合层原子之间经过一定时间的相互扩散，形成结合界面可靠连接的过程。根据不同的准则可以对扩散焊进行多种分类，其中瞬间液相扩散焊(TLP)与本发明所涉及的半固态加压反应钎焊最为类似。瞬间液相扩散焊是指在扩散连接过程中接缝区短时间出现微量液相的扩散连接方法。在扩散焊过程中，中间层与母材发生共晶反应，形成一层极薄的液相薄膜，此液膜填充整个接头间隙后，再使之等温凝固并进行均匀化扩散处理，从而获得均匀的扩散焊接头。70％SiC_p/Al复合材料因含有大量SiC陶瓷颗粒，其表面大部分区域被SiC颗粒覆盖，少部分区域为裸露的Al合金基体，能与中间层形成液相的是Al合金基体，即使所形成的液膜填充整个接头间隙，但由于SiC极难被液相润湿，因此共晶液相与SiC颗粒之间也只能形成弱连接，接头中大量弱连接的存在必将导致接头力学性能差，可见扩散焊在该复合材料焊接中的应用也遇到了很大的困难。

发明内容

本发明目的在于提供一种半固态加压反应钎焊方法。

为了解决上述技术问题，提供技术方案如下：

一种半固态加压反应钎焊方法，具体步骤如下：

步骤1，配制粉末钎料，对其进行DSC熔化特性测试，测得其产生液相的最低温度为T₁，其完全熔化的温度为T₂；

步骤2，对待焊母材进行焊前准备；

步骤3，在试样待焊表面之间填充配制好的粉末钎料，放入真空炉内进行合理的装配；

步骤4，抽取真空，设定焊接参数：焊接温度T、保温时间t和压力P；