镀镍高硅铝合金真空钎焊工艺研究

作者:杨环宇;高增;赵明辉;牛济泰; 刊名:兵器材料科学与工程 上传者:于文胜

【摘要】采用真空甩带方法制备厚为(30~80)μm的Al-20.0Cu-1.0Mg-5.0Si-0.4Ce箔状钎料,用于镀镍高硅铝合金的真空钎焊研究。通过对钎焊接头显微组织、剪切强度等的观察和分析,得到钎焊温度对接头性能的影响规律。结果表明:镀镍高硅铝合金用研制的钎料在真空钎焊条件下可获得致密的接头组织,钎料在镀镍高硅铝表面的润湿铺展性良好。在钎焊温度为530℃、保温30 min的钎焊工艺下,接头的剪切强度值最高,为49.35 MPa。钎料中的部分元素和母材表面的镀Ni层发生化学反应,钎料和母材间形成冶金结合。

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随着我国航空航天技术的快速发展,应用于航空航天领域的雷达也朝着轻质化、高精度、大功率、可靠性高等方向快速发展。一部相控阵雷达中含有成千上万个T/R模块,其芯片用于信号传输,为保护这些芯片的正常运行,T/R模块的封装尤为重要。传统的电子封装材料主要是铜钨合金和可伐合金等,但由于导热性差、密度大等缺点,已渐渐被发展起来的高硅铝合金取代。 目前,国内外重点关注的电子封装材料为热导率较高的金属和陶瓷复合材料,尤其是新型硅含量较高的高硅铝合金。高硅铝合金(Al-Si)是由硅和铝构成的二元合金,其保持硅、铝的优良特性,且硅、铝的含量很高,硅粉的制备技术十分成熟,最重要的是对环境无污染,对人体无伤害,符合可持续发展的目标。查阅资料可知,高硅铝合金的密度为(2.3~2.7)g/cm3, 热膨胀系数(CTE)为(2.55~7.30)×10-8 K-1[1]。在增大硅铝密度的同时可明显减小高硅铝合金的密度和热膨胀系数[2]。同时,高硅铝合金又具有很好的导热性,较高的相对强度与刚度,其与金、银、镍、铜等金属的镀覆性能好[3],拥有良好的机加工等性能,是一种具有广阔应用前景的电子封装材料,尤其在航空航天等高技术领域应用的更加广泛[4-5]。 同时高硅铝熔化焊时存在一系列的问题 1)气孔[6]:焊接时气孔产生的主要原因有3个:熔池冷却速率太快,冶金反应生成的气体不能及时逸出,造成气孔;铝在熔融态和固态时溶解氢的含量不同,造成气孔;母材表面或充填材料潮湿,接头处未清理干净,保护气体不纯等,都可能在焊缝内部和表面产生气孔。 2)焊接裂纹:在焊接过程中,熔池冷凝收缩产生 镀镍高硅铝合金真空钎焊工艺研究 杨环宇1,高增1,赵明辉1,牛济泰1,2 (1.河南理工大学 材料科学与工程学院,河南 焦作454000; 2.河南晶泰航空航天高新材料科技有限公司,河南 焦作454000)摘 要 采用真空甩带方法制备厚为(30~80)μm的Al-20.0Cu-1.0Mg-5.0Si-0.4Ce箔状钎料,用于镀镍高硅铝合金的真 空钎焊研究。通过对钎焊接头显微组织、剪切强度等的观察和分析,得到钎焊温度对接头性能的影响规律。结果表明:镀镍高硅铝合金用研制的钎料在真空钎焊条件下可获得致密的接头组织,钎料在镀镍高硅铝表面的润湿铺展性良好。 在钎焊温度为530℃、保温30min的钎焊工艺下,接头的剪切强度值最高,为49.35MPa。钎料中的部分元素和母材表面的镀Ni层发生化学反应,钎料和母材间形成冶金结合。 关键词 高硅铝合金;镀镍;钎焊;显微组织 中图分类号 TG454 文献标志码 A 文章编号 1004-244X(2019)03-0086-05 DOI:10.14024/j.cnki.1004-244x.20190226.001 Vacuumbrazingofnickel⁃platedhighsiliconaluminumalloy YANGHuanyu1,GAOZeng1,ZHAOMinghui1,NIUJitai1, 2 (1.SchoolofMaterialsScienceandEngineering,HenanPolytechnicUniversity,Jiaozuo454000,China; 2.HenanJingtaiAeronauticalandAstronauticalHighNewMaterialsScienceandTechnologyCo.,Ltd,Jiaozuo454000,China)Abstract Al⁃20.0Cu⁃1.0Mg⁃5.0Si⁃0.4Ce foils wit

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