硅碳棒增強鋁驀復合材料的新型連接技術
瞬時液相連接TLP是在低于母材和填充釬料熔點的溫度下,通過母材與釬料界面的相互散,達到低熔點共晶成分而熔化形成液態,然后在此溫度下保持恒定溫度使其繼續擴散,達到液相與固相之間的成分,則開始等溫結晶過程,完全結晶為固態后繼續保持恒溫擴散則開始均勻化過程,完全均勻化后即形成與母材成分組織均勻一致的焊縫接頭。
目前用瞬時液相連接硅碳棒增強鋁基復合材料一般采用箔材作中間層,如采用Ag箔,Cu箱,Al箔、Ni箔等,或采用多層箔。如用Cu-Ni-Cu多層箔作為中間層,在923K進行硅碳棒增強鋁基復合材料的瞬時液相連接,研究表明,無壓連接時,接頭強度隨保溫時間延長有所增高,但界面處會存在純金屬(無增強顆粒)區域和氧化物夾雜,是導致接頭強度不高的主要原因。加壓TLP連接則能有效改善接頭性能和界面組織。采用Cu-Ni-Cu多層箔作中間層加壓連接時接頭強度可達189. 6MPa,約為母材強度的85%。
激光焊接的優點很明顯,該方法具有獨特的聚焦等激光參數精確控制能力,可避免復合材料纖維組織被過分損壞。此外,與許多傳統方法相比,在焊接過程中,不需要加人填料也是激光焊接特有的優點。
在激光加工硅碳棒增強鋁基復合材料的過程中,相的轉變比較復雜,雖然已有研究者證明了特殊相和非平衡相的存在,但是脆性碳鋁化合物的存在卻被公認,而且遵循下列反應式3SiC+4AhAl4C3 +3Si。
雖然當加工溫度超過1100℃時,上述反應才會發生,但是反應能和化合物結構本身還與時間有依賴關系。所以,激光的峰值功率是控制碳鋁化合物形成的主要因素,脈沖的作用時間也影響反應的程度。
脈沖Nd-YAG激光焊可用于焊接SiCp/Al復合材料,通過精確控制激光的翰出參數,就能控制焊縫的截面尺寸。中心熔化區中存在的脆性碳化物的數量主要受激光光強和脈沖作用時間的控制,合理控制這兩個參數就能減少對材料機械性能不利的碳化物的生成,在較低激光光強和稍長脈沖作用時間的條件下,可以得到缺陷最少的焊縫。www.yagpc.com
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