硅硅在铝合金中的作用的熔点是多少

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-01-10 15:58 标签： 硅铝合金炉头
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硅铝合金切削加工性的研究
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高硅铝合金的密度是多少？
08-12-11 &
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硅铝合金的钎焊性能试验研究
    
1&&&&引&&&&言
高硅铝合金制备的电子封装材料具有传热性能良好、热膨胀系数低、易于精密机加工等优点，其质量仅为金属基W-Cu电子封装材料的1/6，符合电子封装技术向小型化、轻量化、高密度组装化方向发展的需要[1-2]。硅和铝在地球上储量十分丰富且再利用率高，因此受到广泛的关注，尤其是在航空航天、空间技术等高科技领域[3]。
高硅铝合金表面有层极其稳定的氧化膜，不易去除，其热导率和线膨胀系数较大，用一般的焊接方法焊接高硅铝合金，很难获得性能较好的接头。真空钎焊能有效去除氧化膜对焊接过程的不利影响；因不用钎剂，又显著提高了产品的抗腐蚀性；真空钎焊钎料的湿润性和流动性良好。本研究以不同的钎料作为中间层，通过中间层厚度、加热温度的变化，改变焊缝形貌，分析其形成机理。
2&&&&试验方法
用粉末冶金法制成的含硅65%的高硅铝合金作为母材，将其切割成14mm&&8mm&3mm的钎焊试样。分别以铜箔、锌片和铝硅镁（BAl88SiMg，Si9.0%&~10.5%；Mg1%~2%；Al余量）作为钎料，制成不同厚度的片状。
高硅铝合金在空气中极易形成一层致密耐热的氧化膜，此氧化膜在空气中易吸水，严重影响了钎料的润湿并造成气孔等焊缝缺陷，真空条件下极不容易分解，因此焊前用砂纸打磨高硅铝合金至可见金属光泽并以碱液清洗，再以酸液中和，清水冲洗[4-5]。试样采用搭接形式，装配好后用夹具夹紧，固定试样并提供压力，以挤出多余的液相和氧化膜，减薄钎缝组织层，有利于提高接头的强度。图1为炉中钎焊的试样装夹示意图。试样放入炉中后在真空下进行加热，真空度为10-1Pa。共进行八组试样的钎焊试验,&钎焊工艺参数如附表。
3&&&&试验结果与分析
&观察试样钎缝的外观，发现用BAl88SiMg和铜箔在560℃时钎焊，焊缝中的孔洞和缝隙较多，估计是凝固时液态钎料冷凝收缩；或因温度太高母材向钎料溶解过度导致钎缝间隙变大，从而填隙未满；而铜箔在530℃时钎焊和用锌做为中间层钎焊时，焊缝填隙饱满，且以铜箔为中间层的5、6两组试样出现反应液相外溢，如图2&所示。各组钎焊接头的金相显微组织照片如图3所示。
3.1&&&钎料材质的影响
图3中（a）、（b）是用BAl88SiMg&为钎料焊接，这种钎料成分与母材相近，焊后焊缝与母材的性能不会相差过大，适合钎焊高硅铝合金。图中母材中的铝组织聚集长大，因为钎料主成分是铝，与母材主要成分是同种元素，钎料中铝元素的含量比母材中的含量高，由于存在浓度梯度，铝元素会从浓度高的钎料向浓度低的母材中扩散，而钎料停留在高温液态的时间较长，致使扩散剧烈，母材中的铝组织聚集长大。根据钎焊原理，若基体金属与钎料合金的基体元素相同，则可得到固溶体组织的焊缝。这些钎焊接头塑性好，强度高，是理想的钎焊接头组织。采用这种钎料还不会因母材与钎料成分相差较大而引起的电化学腐蚀致使耐蚀力变差。
采用铜箔在560℃钎焊，其加热温度高于铝铜硅三元共晶温度（525℃）。在钎焊温度下，铜铝接触界面铜在铝晶界上由少数点开始优先扩散，在晶界处降低铝的熔点，使铝晶界液化形成液相，之后扩展到整个界面。铝铜原子通过相互吸引和晶间渗透实现冶金结合生成铜铝化合物以及铜铝固溶体。而铜在硅中的扩散机制是间隙扩散，速度快，兼之母材中的硅含量大于铝，在加热达到560℃后随炉冷却,&会形成大量铜硅化合物。在将温度降低到530℃时即e）图，得到显微组织良好的接头，合金与钎缝界面处扩散充分均匀，钎料与母材相互作用明显,&形成了清晰均匀的两条带状冶金反应区，这对优化接头的组织是有利的。图中少量气孔可能是由于焊前清理不净或氧化膜造成。
以锌作为钎料，钎焊温度低，能提高生产效率，节约能源。铝锌之间的互溶度很大，在钎焊过程中，一部分基体金属会溶解于钎料中。只要溶解量在一定的范围内就会形成锌铝固溶体强化相，这种溶解对于提高接头的性能还是有利的。母材中的硅元素融入锌中间层，还能提高其钎焊性能,&锌铝界面共晶液相的流动性差，致使焊缝不饱满或产生气孔，微量的硅元素能改良焊缝并提高其抗拉强度。以锌作为中间层比铜中间层还有一个优势就是锌与铝的电极电位相差不大，提高接头的抗电化学腐蚀性能。
3.2&&&&钎料层（中间层）厚度的影响
BAl88SiMg钎料层越厚，铝、硅元素更易扩散，可以看到（a）图中一部分焊缝中铝组织聚集生长，而另一部分铝元素含量很少，成分不均匀很明显，从而导致焊缝机械性能不均，这些位置会成为焊缝的薄弱环节，受力时在此处较易断裂。显然在中间层较薄的情况下，扩散更为剧烈。因此，应降低钎焊温度，缩短保温时间，减小基体金属的溶解量，从而达到减小或避免焊缝中金属间化合物的形成。
用0.01mm厚的铜钎焊高硅铝合金、接头间隙大，钎料量不足导致不能充分润湿结合面，钎着率不高，接头强度低。考虑到铜铝金属间化合物的生成，中间层也不能太薄。金属间化合物一般硬而脆，会降低接头的塑性和强度。特别是当化合物形成连续层时,&影响更大。
3.3&&&&钎焊温度的影响
钎焊温度是最主要的钎焊工艺参数之一，设定的钎焊温度既要能使钎料融化，在毛细作用下填满接头的间隙，还要完成母材的预处理过程，提高钎焊的接头性能。在允许的范围内适当的提高温度能改善润湿，提高填缝能力，但过高的温度有可能改变钎料成分，钎料母材之间剧烈的相互作用会导致晶粒长大，溶蚀等现象，从而降低了接头的性能。
以铜箔为中间层在560℃时钎焊,&母材出现了溶蚀现象，焊缝成形不美观，填隙不良，而温度较低的e）图中的焊缝却形成了良好的冶金结合。据此可以认为是由于钎焊的温度过高,&导致钎料扩散区域母材的低熔点组分熔化产生溶蚀。焊缝未填满可能是因为局部表面未处理干净，润湿不良或中间层较薄。
锌在395℃时钎焊，温度较高，因此互溶度很大锌铝之间过量溶解，可以看到此时焊缝两侧一定范围内的铝组织明显变细变少，铝过多的溶解到锌钎料中，在母材上出现了许多的孔洞、凹陷，形成溶蚀。根据实验条件分析造成此种缺陷的原因有两点：一是钎焊温度过高，锌铝的共晶温度在382℃左右，温度高导致扩散系数增大，一般基体金属向液体钎料的溶解量也增大了。二是保温时间长，延长保温时间使基体金属充分地扩散到钎缝中。而且由于铝的过量溶解，在钎缝两侧形成了较宽的贫铝区，硅铝两种组织分布不均会使得此处的强度下降，成为薄弱环节。钎缝中亮白色的不规则块状物可能是未扩散溶解的残余锌，而灰色物相则是依托这些锌骨架长出的铝、硅在锌中的固溶体。溶解到钎缝中的铝还能和锌发生共晶反应，冷凝时主要析出富锌&相、少量富铝&相。锌在385℃时钎焊比在395℃&时光滑饱满，两侧母材中的铝分布均匀，并未大量溶解于钎料，没有形成孔洞等缺陷。焊缝与母材界面出现的孔洞可能是因为焊件局部未处理干净或钎焊时加热不均引起。
4&&&&结束语
4.1&&&高硅铝合金的钎焊性较好，在焊前仔细清除表面氧化膜后，所采用的三种钎料均能形成良好的冶金结合；
4.2&&&BAl88SiMg钎料与高硅铝合金基本成分相近，具有良好的冶金相容性，表现出良好的润湿性，易于获得少缺陷、显微组织结构优越的钎焊接头；
4.3&&&采用Cu箔做中间层的钎焊接头,&钎缝中可能会产生多种铜铝化合物，因此要控制升温速率和保温时间以优化接头区显微组织；
4.4&&&锌钎料焊接温度低，属于软钎焊温度范围，更适用于电子元器件的封装焊接、且钎缝成形好，钎缝区缺陷少、致密性较好。
[1]&甘卫平,陈招科,杨伏良等.&高硅铝合金轻质电子封装材料研究现状及进展[J].&材料导报,):80
[2]&杨伏良,甘卫平,陈招科.&硅含量对高硅铝合金材料组织及性能的影响[J].材料导报,):&98
[3]&徐高磊,李明茂.&新型高硅铝合金电子封装复合材料的研究进展[J].&铝加工,&
[4]&陈定华,钱乙余.&Al/Cu接触反应钎焊中反应铺展现象和氧化膜行为[J].&金属学报,):&42~47.
[5]&殷世强,邱小明,孙大谦.&复合层对Al接触反应钎焊过程及接头性能的影响[J].&中国有色金属学报,)
收录时间:日 21:53:10 来源:中国焊接资讯网 作者:匿名
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高硅铝合金的熔点是多少?
09-11-11 &匿名提问
实际中合金都是多元的，多元合金多发生共晶、包晶等反应，情况多变，所以要多看多元合金相图。的确应该按相图来说，一般的铝合金熔点都比纯铝低一些，过共晶点后的合金（合金化很高）的合金则有可能出现熔点高过纯铝的现象。但铝合金一般来说合金化都不是很高。共晶点合金的熔点最低。一般情况下合金的熔点比纯金属的熔点应该低些。铝合金的种类很多，其熔点也各不相同。如硬铝（铝铜镁）的熔点为641℃；铝镁合金的熔点是568--652℃；铸铝合金的熔点是520--645℃
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