in bi元素对zn15al钎料合金组织和性能 的影响-effect of in bi on microstructure and properties of zn 15 al brazing alloy.docx

学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研 究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人 或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：日期：年月日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。 根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部 门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州 大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学 位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑 州大学。必威体育官网网址论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：日期：年月日摘要我国铜矿石储量不足，大量依赖进口。相反，我国铝资源十分丰富，且价 格仅为铜的三分之一。若大量采用以铝代替铜为原材料的制品，可以大大降低 成本，节约资源。但是铜优异的导电性及导热性却是铝并不具备的，因此许多 铜制构件并不能被铝制构件全面替代，这就使得铜铝连接问题变得尤为重要。 但目前铜铝连接依然存在许多亟待解决的问题，比如接头易腐蚀老化、强度低 等问题，因此如何获得优质的铜铝接头便成为以铝代铜的关键所在。本文以 Zn-15Al 钎料为基础合金，并添加不同含量的 In 元素和 Bi 元素对 T2 紫铜板和 1060 纯铝板进行炉中钎焊，分别研究分析 In 元素和 Bi 元素对钎料 合金组织及性能的影响，综合考虑钎料的熔化特性、润湿性、冲击韧性及焊接 性能，优化出最佳合金成分。在 Zn-15Al 钎料加入 In 元素后，钎料的室温组织中层片状的共晶组织特征 消失，树枝状的共析组织得到细化，并产生由铟基固溶体构成的块状 InZn 共晶 组织。In 含量为 3.0wt.%时，ZnAl 共析组织和 InZn 共晶组织分布较为均匀。在 Zn-15Al-3In 钎料中加入含量为 3.0wt.%的 Bi 元素时，细小的 BiIn2、BiIn 硬脆相 弥散分布于钎料组织中；当 Bi 含量大于 3.0wt.%后，灰色的片状 BiIn2、BiIn 相 不均匀分布在基体中。随 In 含量的增加，Zn-15Al-xIn 钎料的各吸热峰逐渐向左偏移，熔化温度逐 渐降低；随 In 含量的增加，Zn-15Al-xIn 钎料在铜板上的铺展面积呈上升趋势， 在铝板上的铺展面积先增大后减小，In 含量为 3.0wt.%时，在铝板上的铺展面积 达到最大值 392mm2；加入 In 元素之后的 Zn-15Al-xIn 钎料的冲击韧性急剧下降。 在 Zn-15Al-3In 钎料中加入 Bi 元素，随 Bi 含量的增加，钎料合金中 Bi-In 的共 晶温度呈增大趋势，Bi 含量大于 5.0wt.%后，不再发生明显变化；钎料在铜板上 的铺展面积随 Bi 含量的增加逐渐增加，在铝板上的铺展面积逐渐减小；添加 Bi 元素后的 Zn-15Al-3In-xBi 钎料的冲击韧性继续呈下降趋势。Zn-15Al 钎焊接头的显微组织主要由 Zn-Al-Cu 三元金属间化合物过渡层、 粗大的枝状及块状 CuAl2 化合物、Zn-Al 共析组织及分布在金属间化合物间隙中 的 ZnAlCu 共晶组织构成；加入 In 元素后，随 In 含量的增加，Zn-15Al-xIn 钎料 钎缝中的 CuAl2 尺寸逐渐细化，当 In 含量为 3.0wt.%时，块状 CuAl2 相尺寸明显I减小且分布均匀。在 Zn-15Al-3In 钎料中加入 Bi 元素，随 Bi 含量的增加，Zn-15Al-3In-xBi 钎料钎缝中近铜侧处的枝状及块状 CuAl2 相变得粗大，金属化 合物过渡层变厚。随 In 含量的增加，Zn-15Al-xIn 钎焊接头的抗剪切强度呈先增大后减小的趋 势，In 含量为 3.0wt.%时，接头的抗剪切强度达到最大值 57MPa；在 Zn-15Al-3In 钎料中加入 Bi 元素，随 Bi 含量的增加，接头的抗剪切强度呈先增大后减小的趋 势，Bi 含量为 3.0wt.%时，接头的抗剪切强度达到最大值 62MPa，较未添加 In、 Bi 元素的 Zn-15Al 钎焊接头的抗剪切强度提高了 40.1%。综上所述，在 Zn-15Al 钎料合金中加入 3.0wt.%的 In 元素及 3.0wt.%的 Bi元素，钎料及钎焊接头的综合性能最佳。关键词：Zn-15Al 钎料 In 元素 Bi 元素 显微组织 性能IIAbstractIn china, copper ore is lack and dep