6061和6063铝合金真空钎焊后热处理强化工艺

作者:张洪; 刊名:内燃机与配件 上传者:张昊

【摘要】社会的进步与经济的增长有效推动了科学技术的发展,使得电子设备中散热冷板的壁厚越来越薄,并提升了通液压力,从而对真空钎焊散热冷板的抗拉强度具有了更高的要求,而传统的工艺方式往往很难达到这一要求。基于此,本文对6061和6063铝合金真空钎焊后热处理强化工艺展开了深入研究。

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表1 6061与6063铝合金测量结果合金类型实验状态抗拉强度(MPa)6061一般状态真空钎焊状态336.7131.46063一般状态真空钎焊状态263.296.80引言当前电子设备当中,使用的材料为3A21铝合金,这种合金的强度不高,不能热处理强化。该合金在焊接后,会出现软化的现象,导致整个合金的抗拉强度在80~120MPa之间,焊缝的看拉强度在70~90之间,抗剪切强度在45~55MPa之间,全部不符合电子设备的要求。而6061与6063铝合金具有加工性能极佳、优良的焊接特点等诸多优势,虽然焊接过程中,虽然会在一定程度上减弱抗拉强度但都可通过热处理强化的方式将抗拉强度提升到要求的范围内,使整个材料完全符合电子设备的要求。1真空钎焊后强度变化1.1强度实验针对针孔钎焊强度进行实验时,首先要根据《金属室温拉伸实验标准》(GB/T228.1-2010)的要求,制作出相关的实验器件。之后,将器件分成两类,一类放入到针孔钎焊炉内,加热一定时间后停止加热,并跟随加热炉一起冷却;另一类则不做处理。最后,利用上述的器件进行实验,得出两种合金的抗拉强度,如表1所示。通过对该表的观察可以发现,两种铝合金利用真空钎焊技术处理后,抗拉均存在一定程度的减弱,减弱幅度分别为60.97%与63.22%。1.2冶金组织分析对真空焊接冶金组织进行分析时,首先利用光学显微镜,拍摄出6061与6063铝合金一般状态下与真空钎焊状态下的组织图像。通过对一般状态下的图像进行观察可以发现,强化相较小,同时均匀的分布在整个合金内,从而使一般状态下合金的强度较大。而在真空钎焊状态下的图像中,强化相尺寸显著提升,也没有均匀分布,而是被集中到了一点。从而说明在真空钎焊并被冷却的过程中,两种铝合金内很多区域缺少充足的强化相,从而导致铝合金的强度较差。1.3强度变化机理分析通过对资料进行查找可以发现,6061与6063铝合金真空焊接时,会出现以下两种变化。一是随着钎焊活动的进行,使得合金内的强化相之间产生一定的引力,并在该引力的引导下,逐渐将强化相聚集到一起,从而不断提升强化相的长度,导致其与晶界的接触面积较小,最终减弱了强化能力;二是随着钎焊活动的进行,不断对α-Al基体造成干扰,使其内部的Mg与Cu逐渐被吸出,并沉淀在现有的Mg2Si与Cu Al2上,从而降低了固溶强化能力。2热处理强化工艺参数与流程2.1强度实验通过对资料的查询可以发现,在500~530℃之间,6031与6063两种铝合金的固溶作用较强,因而在实验的过程中,选择该范围的中间值,即515℃作为固溶温度。为了将强化相恢复成一般状态,应确定出足够的固溶时间。由于在两种铝合金内,Si、Mg、Cu的含量均在1.0%以下,所以选择的固溶时间不用很长,150min即可。固溶并冷却时,如果出现相变现象,将会使合金内的晶粒变粗,从而减弱了合金的强度。因此,应最短的时间内将合金冷却到常温状态。此外,铝合金固溶完成后,还要对其进行时效处理,只有这样才会将强化相最接近原始的状态。而时效处理时,也与时间与温度具有直接的关系。通过资料的查询,本研究当中,设置了190℃与170℃两个温度变量,设置了120min、240min、360min、480min四个时间变量。通过上述试验流程,进而得到两个材料的拉升强度,如表2所示。从该表中可以发现,6061与6063铝合金在120min、170℃或190℃下,抗拉强度增长最快,能够恢复到原来的80%左右;从温度的角度来说,190℃的时效更快,并在360min后,强度达到顶点。而170℃下虽然时效虽慢,但固溶48

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