第35卷第4期 2014年4月
焊接学报
TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION
Vol.35 April
中间层对高体积分数SiC。/AI复合材料
真空钎焊的影响
元钧雷'，万禹含"，张丽霞"，曹健"，冯吉才"2，
梁迎春
（1.哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室，哈尔滨150001； 2.哈尔滨工业大学山东省特种焊接技术重点实验室，威海264209；
3.哈尔滨工业大学机电工程学院，哈尔滨150001）
No.4 2014
摘要：采用铜箱、A1-Si-Mg及Al-Si-Mg/Cu/Al-Si-Mg(简称ACA)3种不同中间层对高体积分数45%SiC,/A1复合材料进行真空钎焊连接研究.通过SEM，EDS及XRD等方法对钎缝的微观结构及界面组织进行了分析，研究了中间层种类对钎焊接头微观结构、界面组织以及连接强度的影响，阐明了不同中间层钎焊连接45%SiC,/AI复合材料的界面形成过程及接头断裂机制。结果表明，ACA中间层兼具了铜和A1-Si-Mg钎料的优点，可降低钎料的液相线，增加其流动性，通过Cu1原子优先在铝合金基体与其氧化膜的界面处扩散发生共晶反应，增强针料的去膜作用，从
而实现高体积分数45%SiC/A1复合材料的高质量连接关键词：铝基复合材料；真空钎焊；复合钎料
中图分类号：TG425 0序言
文献标识码：A
文章编号：0253360X(2014)04004904
度为33MPa.自前关于高体积分数SiC/A1复合材料连接的报道相对较少，张洋等人汀和Zhang等
SiC/Al复合材料可以通过调整增强体含量的
方法降低线膨胀系数，改善其与陶瓷基片的热匹配性，同时具有高的热导率、高的比强度、比刚度及质量轻等特性，可显著提高电子器件的工作稳定性，降低工作温度，故在汽车、电子封装以及航空工业等领域有广阔的应用前景【1-3]，随着SiC,A1复合材料应用范围的不断扩大，其可靠性连接工艺成为制约该材料走向实际应用、阻碍其发展的主要因素[4-6].
自前对低体积分数SiC./A1复合材料的连接工艺已经进行了大量的研究，采用了各种不同的焊接方法，取得了一定进展．其中钎焊方法以工艺简单、相对成本低，适合焊接精密复杂构件及工业规模生产等一系列优点，成为金属基复合材料连接的理想途径之一.Zou等人{)采用低熔点Al-28Cu-5Si-2Mg钎料,在高频真空感应加热炉中对低体积分数SiC/Al 复合材料（SiC体积分数为10%~25%）进行钎焊连接试验，在钎焊温度为550℃时，得到的接头抗剪强
收稿日期：2013-12-25
基金项目：国家自然科学基金面上资助项目（51105108）；中央高校
基本科研业务费专项资金资助项目（2010113,2010115）；哈尔滨市科技创新人才研究专项基金资助项目（2010RF-LXG005)
人"采用超声溶解钎焊的方法研究了Zn-A1钎料与体积分数55%SiC/A356复合材料之间的相互作用，得到225MPa的钎焊接头.然而超声波溶解针焊方法工艺较复杂，难以应用于精密的复杂构件连接，且实际批量生产困难：因此针对高体积分数 45%SiC./AI复合材料采用工艺相对简单的真空针焊方法，选择600℃以下能够和铝发生共晶反应的3 种中间层，即铜箔，Al-Si-Mg和ACA中间层对45% SiC/AI复合材料进行针焊连接，通过SEM，EDS及 XRD等方法分析了针缝的微观结构及界面组织，闸明了界面形成过程与接头断裂机制
试验方法
试验母材为SiC颗粒体积分数为45%SiC./Al 复合材料，颗粒平均直径为5μm，基体为2024铝合金（质量分数为4.8%Cu，0.9%Si，0.6%Mg，余量为AI，SiC/AI复合材料的熔化温度区间约为630 ~650℃．试验选用Al-Si-Mg箔片钎料质量分数为1%Si,15%Mg，余量为Al)其熔点为559~579 ℃，箔片厚度短0μm铜箔厚度为40μm
钎焊试验前根据试验要求利用电火花线切割机