复合玻璃钎焊高体分SiC_P/6063Al复合材料的工艺及性能研究

【作者】 于凯凯； 林铁松； 何鹏； 刘贵铭；

【机构】 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室；

【摘要】 利用玻璃与SiC_P/Al复合材料表面氧化膜相似的离子-共价键结构,设计了PbO-B₂O₃-ZnO体系的非晶玻璃钎料和PbTiO₃晶体混合组成的复合玻璃钎料,同时辅助以阳极氧化工艺,在空气氛围下实现了60vol.%SiC_P/6063Al复合材料的可靠钎焊连接,解决了传统金属基钎料在高体分SiC_P/Al复合材料表面难以润湿的问题。采用阳极氧化工艺实现了母材表面以Al2O3为主要成分的氧化膜的生长,使复合玻璃钎料能够有效润湿母材的表面。润湿试验的结果表明,温度的升高和保温时间的延长均可以在一定程度上促进润湿。在润湿温度为450℃、保温时间为10min的工艺参数下,复合玻璃钎料在母材阳极氧化表面的润湿角为25o。由于空气残留和低沸成分挥发,润湿过程中复合玻璃钎料中有气孔缺陷生成。钎焊后获得与母材结构相似的复合材料形式的焊缝,氧化膜溶解于复合玻璃钎料中,在界面处生成厚度不均匀的溶解扩散层。同时,Al元素在界面处会进行微量扩散。随着钎焊温度的升高和保温时间的延长,复合玻璃钎料向母材中的溶渗程度增加,焊缝中气孔的数量和直径也增加,钎焊接头的压剪强度呈现先上升后下降的趋势。使用热压烧结法炼制的无孔复合玻璃焊片进行母材的钎焊连接解决了钎焊接头中的气孔问题。当钎焊温度为450℃、保温时间为30min时,使用复合玻璃焊片连接表面阳极氧化后的母材获得的最大钎焊接头压剪强度为33MPa。更多还原