铝基复合材料焊接方法研究+文献综述(4)
图1.3 含Ni中间层真空扩散焊接头
1.3.3 铝基复合材料钎焊
华东船舶工业学院的邹家生等人，用Al-Cu-Si-Mg钎料对SiCp/LY12复合材料的钎焊进行了研究[23]。所得结果并不十分理想。哈尔滨工业大学的许惠斌等人针对SiCp增强铝基复合材料的焊接性，提出了半固态振动钎焊方法[24]。在振动时，钎料流体与母材之间的的摩擦使得表面氧化膜破碎，此时连接温度处于钎料的固液温度区间，钎料呈现半固态特性。最后得到的接头组织比较均匀、致密，无明显气孔、夹杂，无界面反应，提高了接头强度。至于其中提到的振动，哈尔滨工业大学的张洋等人提出了超声波辅助钎焊[25]。建立了超声波作用下复合焊缝形成过程的物理模型，发现此方法可以提高焊缝强度。
1.3.4 铝基复合材料的搅拌摩擦焊
针对铝基复合材料熔焊、钎焊、扩散焊存在的问题，江苏科技大学陈华斌等人提出了铝基复合材料的搅拌摩擦焊[26]。研究结果表明，搅拌摩擦所得焊缝成形良好，晶粒细小、分布均匀，综合性能良好。焊缝和母材之间组织没有明显的过渡，热影响区窄。就晶粒度而言， HAZ的晶粒随离焊缝的距离的增加而增大，逐渐过渡到母材，焊缝中心晶粒明显的晶粒明显比HAZ细小，焊缝内部晶粒较细小。通过搅拌摩擦焊得到的接头的性能得到了较大改善。其连接过程发生在较低温度下，既能有效避免基体金属和增强相之间的界面反应，还可以细化焊缝组织，具有广泛的应用前景[27]。
1.4 论文研究的内容
本文采用TIG焊对铝基复合材料进行焊接，所选用的材料是增强相体积分数为20%的SiC/6061铝基复合材料，通过对焊接电流、电压和焊接速度的调节来研究工艺参数对铝基复合材料焊接接头质量的影响。
1.分析铝基复合材料焊接的特点与难点，结合实际情况选择适当的焊接方法，研究铝基复合材料采用此焊接方法的可行性；
2.选择焊接电流、焊接电压和焊接速度为主要参数，探索铝基复合材料TIG焊的具体焊接工艺；
3.通过金相观察、扫描电镜和能谱分析，研究工艺参数对熔合线、焊缝及热影响区的微观组织的影响和对接头化学成分的影响，通过显微硬度测试和拉伸试验分析，研究焊缝力学性能；
4.对焊接过程中产生缺陷的机理进行探讨，并采用填充6061铝合金中间层等离子焊进行对比试验，通过金相分析、显微硬度测试和拉伸试验分析接头质量，得出较高质量的焊接接头。
2 试验准备及方法
2.1 试样材料
焊接试验母材选用含SiC颗粒体积分数为20%的SiC/6061Al铝基复合材料薄板，尺寸规格为88mm×20mm×2mm，采用线切割加工方法，其基体铝合金化学成分如表1所示，强度为435MPa。
表1 母材和焊丝化学成分（质量百分数）
材料 Mg Al Zn Si Fe Cu Mn Ti Cr 其他
6061 0.8-1.2 余量 0.25 0.4-0.8 0.7 0.15-0.4 0.15 0.15 0.04-0.35 0.15
2.2 试验设备
1、TIG焊
本课题进行TIG焊接试验采用的焊机是奥地利Fronius公司生产的magic wave 3000焊机（如图1-1），焊接过程采用普通不填丝TIG焊过程。焊接时，该电源的外特性为恒流特性，当弧长发生变化，进而弧压变化时，焊接电流基本保持不变。
图2.1 TIG焊机
2、等离子焊