一种快速超声辅助制造具有方向性晶粒钎缝的接头制备方法技术

一种快速超声辅助制造具有方向性晶粒钎缝的接头制备方法，属于钎焊技术领域，目的在于提供一种钎缝晶粒定向的方法，铝用低温软钎焊的超声辅助施焊方法，钎焊过程中，保证接头熔池内部沿X轴方向始终保持正温度梯度，从而使得成形件内部的柱状晶组织由母材沿X轴成形方向连续生长，并使成形钎缝获得完整的凝固柱状晶组织。因组织具有方向性所以强度比现有方法制备的铝合金接头强度要大，而且工艺更简单，无需中间层。

A rapid ultrasonic assisted manufacturing method for joints with directional grain brazing

【技术实现步骤摘要】
一种快速超声辅助制造具有方向性晶粒钎缝的接头制备方法
本专利技术属于钎焊
，具体涉及一种快速超声辅助制造具有方向性晶粒钎缝的接头制备方法。
技术介绍
钎焊时，采用大间隙中，晶粒会没有方向性长大，大晶粒会影响到接头的强度；而采用小间隙时，沿钎缝宽度方向上是一个晶粒层，间隙减小，凝固金属量减少，使得凝固后可形成光滑的平面晶粒，焊缝强度提高。而如何使得在钎缝的晶粒具有方向性是提高铝合金钎焊强度急需解决的问题。超声辅助钎焊技术是在钎焊的过程中施加超声的影响，超声会产生空化和声流的作用，会细化晶粒，并打乱晶粒的生长方向，这样就导致钎缝在凝固时无法保持柱状晶的完整定向生长，从而影响成形件的微观组织和力学性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种钎缝晶粒定向的方法，铝用低温软钎焊的超声辅助施焊方法，钎焊过程中，保证接头熔池内部沿X轴方向始终保持正温度梯度，从而使得成形件内部的柱状晶组织由母材沿X轴成形方向连续生长，并使成形钎缝获得完整的凝固柱状晶组织。本专利技术采用如下技术方案：一种快速超声辅助制造具有方向性晶粒钎缝的接头制备方法，包括如下步骤：第一步，将SnZn共晶钎料放入石英容器中熔化，然后加入多层氧化石墨烯和SiC微米颗粒；第二步，保温在230-300℃之间，搅拌均匀，然后将石英容器置于室温环境下，冷却至180-200℃，制成混合钎料；第三步，钢模加热至180-200℃，将石英容器中的混合钎料浇铸至钢模内；第四步，将装有混合钎料的钢模置于室温环境下，冷却得到所用焊料；第五步，将铝合金板材施焊部位放置于加热平台上，放置0.3-0.5g焊料于施焊部位，间隙保持在0.03-0.1mm之间，施焊温度在230-250℃，施加10-30N压力，超声功率在300-500W，施焊1-3s，冷却至室温得到具有沿母材X轴方向性晶粒的钎缝接头。第一步中所述多层氧化石墨烯占共晶钎料的质量份数为1-4%，多层氧化石墨烯厚度为10-50nm，SiC微米颗粒占共晶钎料的质量份数为1-4%，SiC微米颗粒尺寸为10-50um。本专利技术的有益效果如下：本专利技术一种快速超声辅助制造具有方向性晶粒钎缝的接头制备方法的有益效果：采用上述步骤和工艺制备的铝用接头表面光洁，具有良好的韧性。钎料的熔化温度为180～195℃，钎焊温度为230～250℃，该方法工艺性好，最大接头强度可达90MPa，因组织具有方向性所以强度比现有方法制备的铝合金接头强度要大，而且工艺更简单，无需中间层。附图说明图1为本专利技术实施例1的接头典型金相图。具体实施方式实施例1第一步、先将SnZn共晶钎料放入石英容器中熔化，然后加入质量比为4%的多层氧化石墨烯和2%的SiC微米颗粒。其所述的多层氧化石墨烯厚度为10nm，SiC微米颗粒尺寸为10um。第二步、保温在230℃之间搅拌均匀，然后将石英容器置于室温环境下缓慢冷却至180℃，制成混合钎料。第三步、第二步进行的同时将钢模加热至180℃，并将石英容器中的混合钎料浇铸至钢模内；第四步、将装有混合钎料的钢模置于室温环境下冷却得到所用焊料。第五步、将铝合金板材施焊部位放置于加热平台上，放置0.3g焊料于施焊部位，间隙保持在0.03mm之间，施焊温度在230℃，施加20N压力，超声功率在300W，施焊1s，然后冷却至室温得到具有沿母材X轴方向性晶粒的钎缝接头。实施例2第一步、先将SnZn共晶钎料放入石英容器中熔化，然后加入质量比为1%的多层氧化石墨烯和1%的SiC微米颗粒。其所述的多层氧化石墨烯厚度为30nm，SiC微米颗粒尺寸为40um。第二步、保温在250℃之间搅拌均匀，然后将石英容器置于室温环境下缓慢冷却至190℃，制成混合钎料。第三步、第二步进行的同时将钢模加热至190℃，并将石英容器中的混合钎料浇铸至钢模内；第四步、将装有混合钎料的钢模置于室温环境下冷却得到所用焊料。第五步、将铝合金板材施焊部位放置于加热平台上，放置0.4g焊料于施焊部位，间隙保持在0.05mm之间，施焊温度在240℃，施加30N压力，超声功率在500W，施焊1s，然后冷却至室温得到具有沿母材X轴方向性晶粒的钎缝接头。实施例3第一步、先将SnZn共晶钎料放入石英容器中熔化，然后加入质量比为3%的多层氧化石墨烯和4%的SiC微米颗粒。其所述的多层氧化石墨烯厚度为50nm，SiC微米颗粒尺寸为50um。第二步、保温在300℃之间搅拌均匀，然后将石英容器置于室温环境下缓慢冷却至200℃，制成混合钎料。第三步、第二步进行的同时将钢模加热至180℃，并将石英容器中的混合钎料浇铸至钢模内；第四步、将装有混合钎料的钢模置于室温环境下冷却得到所用焊料。第五步、将铝合金板材施焊部位放置于加热平台上，放置0.5g焊料于施焊部位，间隙保持在0.10mm之间，施焊温度在250℃，施加20N压力，超声功率在400W，施焊2s，然后冷却至室温得到具有沿母材X轴方向性晶粒的钎缝接头。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速超声辅助制造具有方向性晶粒钎缝的接头制备方法，其特征在于：包括如下步骤：/n第一步，将SnZn共晶钎料放入石英容器中熔化，然后加入多层氧化石墨烯和SiC微米颗粒；/n第二步，保温在230-300℃之间，搅拌均匀，然后将石英容器置于室温环境下，冷却至180-200℃，制成混合钎料；/n第三步，钢模加热至180-200℃，将石英容器中的混合钎料浇铸至钢模内；/n第四步，将装有混合钎料的钢模置于室温环境下，冷却得到所用焊料；/n第五步，将铝合金板材施焊部位放置于加热平台上，放置0.3-0.5g焊料于施焊部位，间隙保持在0.03-0.1mm之间，施焊温度在230-250℃，施加10-30N压力，超声功率在300-500W，施焊1-3s，冷却至室温得到具有沿母材X轴方向性晶粒的钎缝接头。/n

【技术特征摘要】
1.一种快速超声辅助制造具有方向性晶粒钎缝的接头制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步，将SnZn共晶钎料放入石英容器中熔化，然后加入多层氧化石墨烯和SiC微米颗粒；
第二步，保温在230-300℃之间，搅拌均匀，然后将石英容器置于室温环境下，冷却至180-200℃，制成混合钎料；
第三步，钢模加热至180-200℃，将石英容器中的混合钎料浇铸至钢模内；
第四步，将装有混合钎料的钢模置于室温环境下，冷却得到所用焊料；
第五步，将铝合金板材施焊部位放置于加热平台上，...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁敏，王剑，郝红，冀志强，席亚斌，赵格龙，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14