铝合金复杂结构件真空钎焊研究+文献综述(4)
Mg + 1/2O2→ MgO (1)
Mg + H2O→ MgO + H2 (2)
Mg + 1/3Al2O3→ MgO + 2/3Al (3)
从这几个反应式得出的观点认为一方面Mg与真空中残存的O2和H2O反应，消除它们对铝的有害作用；另一方面，也是最重要的就是反应式(3)，Mg与母材表面的Al2O3起还原反应而达到直接去除氧化膜的目的。但此后的大量研究表明，母材氧化膜并未完全去除，故对去膜机理提出了新的观点，Mg除了起消除环境中O2和H2O的作用外，Mg蒸汽渗入膜下表材层与扩散的Si一起，使表层形成低熔点的Al-Si-Mg合金而熔化，从而破坏了表面氧化膜与母材的结合，使熔化的钎料得以润湿母材，在膜下母材上铺展，并将表面膜浮起而去除。
虽然已有大量的研究和试验使铝合金真空钎焊在工业中得到普遍应用，但是对实际生产中出现的许多报废钎焊接头，却无法作出合理的解释。铝合金真空钎焊对参数的细微变化很敏感，不同厂家生产的钎料成分尽管都在规定的范围内，也经常出现钎焊接头的明显不同。制定理想的真空钎焊工艺，在很大程度上仍依据平常所积累的实际经验进行[5,6]。
1.5 论文研究目的及内容
本课题主要研究钎焊温度、保温时间、钎料厚度等参数对雷达微波组件接头力学性能及内部微观结构的影响。真空钎焊为铝合金的加工装配开辟了全新局面，改善了钎焊产品的质量，但目前仍然存在许多问题：如设备复杂，生产成本相对较高，真空系统的文修技术难度较大；Mg等易挥发元素的蒸汽沉积在炉膛、隔热屏及真空系统中，影响设备的工作性能；依靠辐射加热，工件升温速度慢；目前已有的铝钎料由于与多数铝合金的固相线较为接近，对钎焊温度及保温时间的控制要求较高。因此开展此课题的意义深远。
本试验中选用4004M钎料对3A21片状铝合金极其模拟件进行真空钎焊试验，研究不同钎焊温度、保温时间、钎料厚度等不同工艺参数对钎料钎焊性的影响。在对接头力学性能测试、试件微观组织分析的基础上，确定最佳钎焊工艺参数。并用该参数对铝导波器件进行真空钎焊，对器件钎焊过程中的夹具进行设计，使其符合真空铝钎焊的装夹要求。对所焊接头进行微观组织分析，研究其是否符合结构件焊接质量要求。
2 试验材料及方法
2.1 试验材料
2.1.1 试件的钎焊性
在铝及其合金中，纯铝和3A21（旧牌号为LF21）铝锰防锈铝合金的钎焊性最好。硬铝和超硬铝等铝镁合金，在镁的质量分数高于1.5%时对钎焊性有很大影响，而且随着含镁量的增加，合金表面的氧化镁也增多，致使合金的钎焊性变坏，当合金中镁的质量分数高达2.5%以上时，钎焊困难，而且由于在470℃～550℃温度区间出现过烧现象，所以硬铝的钎焊性很差。锻铝合金中6A02(旧牌号为LD2)、6063(旧牌号为LD31)等的钎焊性比较好。铸铝合金固相线温度为577℃，较低，同时由于含硅量高，使钎料难以润湿，因此较难钎焊。
试验试件采用3A21防锈铝，固相线-液相线为643-654℃，名义成分Al-1.3%Mn，真空钎焊性优良。试件为矩形板材，尺寸80×24×2mm。其化学成分如表2.1.1所示。
表2.1.1 3A21（LF21）铝合金成分（wt%）