铝合金超声波辅助电阻钎焊技术研究

题名	铝合金超声波辅助电阻钎焊技术研究
作者	张天宇
导师	俞伟元 ; 梁文生
答辩日期	2017
学位名称	硕士
关键词	超声振动电阻钎焊爆破扩散火口裂纹
摘要	电阻钎焊具有热量集中,加热时间短,热影响区小,变形和应力小的优点,广泛应用于电子、微型设备和小型医疗设备。文献报道,超声波的施加使电阻钎焊接头焊合率升高到85%。目前,电阻钎焊仍限于微型材料的焊接,并且对超声辅助电阻钎焊原理也没有相关研究。因此,本文以焊接较大尺寸的接头,探索超声辅助电阻钎焊原理为主要的研究目标,设计制作了超声辅助电阻钎焊装置,采用Al-Si-Mg合金钎料,在大气环境下对6063铝合金进行了超声辅助电阻钎焊。该装置结构简单,能提供瞬时低电压、大电流、精确焊接压力,减少超声波衰减,且该装置为国内首个超声辅助电阻钎焊装置,并获国家专利授权。本文研究了两步电阻钎焊工艺,并得到了最优工艺。研究中发现电阻钎焊过程中会发生爆破现象,而超声波可以消除爆破现象,超声方向和时间以及焊接接头几何形状会对爆破现象有影响。两步电阻钎焊方法使母材和钎料之间的界面形成了较大区域的冶金结合,从而改善了钎料和母材之间的连接条件。研究发现,爆破现象的产生是由于在电、热和力的作用下熔融钎料中的电流密度过高引起的。当超声振动移除两母材接触区域的氧化膜,并且超声时间不低于6s时,可消除爆破现象。本文采用非等尺寸的焊接接头,研究了接头中钎料的偏移现象。同时讨论了等尺寸和非等尺寸条件下Si元素的高速扩散以及火口裂纹的产生和防止机制。研究发现:由于上界面处电流密度大,产生的热量高,而且下界面处的散热能力强,因此,产生了钎料的偏移现象。在焊接电流持续作用于局部区域时,熔融钎料中的Si元素偏聚于界面处,并且沿着高扩散率通道(Al晶粒的晶界)向母材中高速扩散。当采用非等尺寸焊接接头时,Si的高速扩散只在电流密度大的区域产生。最长的扩散距离达到了958.3μm。在高温条件下,扩散的Si使母材产生了溶蚀孔洞,最后形成了火口裂纹。而超声振动可以防止局部区域的高温、Si元素的扩散以及溶蚀孔洞和火口裂纹等裂纹的产生。通过上述的分析,得出了不同接头尺寸和有无超声振动条件电阻钎焊机理,以及电流路径变化的机理图。
页数	75
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语种	中文
收录类别	CNKI
中图分类号	TG457.14
文献类型	学位论文
条目标识符	https://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/92972
专题	兰州理工大学
作者单位	兰州理工大学
第一作者单位	兰州理工大学
推荐引用方式 GB/T 7714	张天宇. 铝合金超声波辅助电阻钎焊技术研究[D],2017.