基于中间层的铝钢螺柱焊工艺及组织性能研究(4)
3）相互扩撒理论
这种理论认为：当钎料熔覆在母材表面时，当母材表面可以被钎料溶解后溶胀时，则钎料与母材之间会越过界面而扩散交织，从而产生扩散交织力。
4）化学结合理论
化学键理论认为：钎料中的化学活性区域与母材表面发生化学反应，形成化学键，从而产生化学键力，使钎焊强度提高。由于化学键的强度比分子键高的多，因此，在钎焊过程中希望尽可能多的形成化学键。实践证明，钎料与母材可以形成化学键。
由于钎料与母材发生化学反应，必须满足一定量子化条件，这就造成难以在钎料与母材表面的每一个接触点上都形成化学键，而只是极小的一部分。因此化学键对钎焊强度的提高，也不可能像理论计算值那样显著。
5）配位键理论
近年来，我国不少学者对配位键机理进行了研究，有人认为：“粘接界面的配位键才是粘附力最普遍的、最重要的来源。”配位键力结合是大多数，是钎焊接头产生结合力的主要贡献者。
1.5本文的主要研究内容
军用大型车辆需要600多根钢螺柱以固定车体内部的各种元器件，而为了降低车身总重，实现轻量化，提高灵活性与机动性，车身普遍采用高强铝合金材料，因此产生了将铝/钢螺柱焊的课题。
本课题的主要研究内容包括以下四个方面：
（1）不同焊接方式的比较；
（2）真空钎焊工艺试验研究；
（3）感应钎焊工艺试验研究；
（4）接头力学性能与微观组织研究。
2 实验材料及设备
2.1试验材料
本课题需要焊接的基材为45钢和6061铝合金，金属材料的性质见表2-1。选用的钎料是4047Al-Si药芯焊丝，钎剂牌号为FB3-A，即Nocolok钎剂，主要成分AlF3-CsF和AlF3-CsF-KF[ ]。
表2-1 6061铝合金与45#钢的主要性能
名称 密度
g/cm3 熔点
℃ 线膨胀系数
W/(m•K) 晶格类型
45# 7.98 1450 16.6 bcc
6061 Al 2.75 652 22.7 fcc
首先，将铝板加工成φ30mm×40mm的圆柱；用车床将45钢加工成φ16mm×50mm的圆柱。然后用铁刷子机械清除铝板表面的氧化膜，涂以NaOH水溶液，再用酸溶液中和铝表面，随后用干棉团清理掉铝板表面液体，最后在铝表面涂少许丙酮溶液；螺柱表面分别刷镀Ni、Cu、Zn、Ag，然后在砂纸上轻轻磨螺柱端面，使钢螺柱表面平整，磨制过程中不能用力，因为端面镀层的厚度很小，仅为几十微米，再用丙酮溶液轻轻擦拭螺柱端面。
2.2主要实验设备
2.2.1螺柱焊感应加热装置
高频感应钎焊选用国韵高频感应加热电源，配以内径45mm的铜管感应线圈。见图2-1，实验前将铜管包裹抗高温纱布，防止焊接过程中发生短路。实验仪器的功能分区可由方框图2-2表示：其中输出电流为0-1200A，输出电压0-600V，冷却系统由进水口和出水口组成，实验前，应根据仪器指示调节足够的水压，以免铜制高频感应加热线圈过热。同时在线圈周围缠绕抗高温绝缘布，防止线圈与工件接触短路。
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