储存时间和环境对锌铝钎料显微组织和力学性能的影响

摘要

铜和铝的连接是目前焊接领域研究的一个热点，在一些行业以铝代替铜符合可持续发展战略要求。锌铝钎料是目前铜铝连接中使用最为广泛的一种钎料。但是锌铝钎料本身所具有的一些特点给焊接带来了一些困难，锌铝钎料出现的“脆断”问题成为制约其发展的主要障碍之一。
　　 本文采用金相观察、扫描电子显微镜、X射线衍射分析、显微硬度和拉伸试验等分析测试手段，研究了在自然环境和高温、高湿环境中放置过程中钎料组织和性能的变化，并研究了Al含量和微量碱土元素对这种变化的影响。
　　 研究表明，钎料ZnAl15在室内环境中放置时，随着放置时间的延长，钎料的抗拉强度和断后伸长率逐渐降低，显微硬度逐渐升高，当放置7个月后，钎料的抗拉强度从236N/mm2下降到168 N/mm2，断后伸长率从83％下降到30％。钎料组织中的黑色的α相的体积百分比随时间延长逐渐增加。
　　 当钎料中Al含量为20％时，钎料组织中出现Al的偏聚，钎料的抗拉强度从236 N/mm2提高到264 N/mm2，断后伸长率从83％下降到70％，显微硬度从41．3HV0．1上升到48HV0．1。在室内放置时，钎料的组织和性能变化与ZnAl15一致。
　　 当钎料中添加微量的碱土元素时，钎料的抗拉强度从236 N/mm2提高到358N/mm2，断后伸长率从83％下降到44％，显微硬度从41．3HV0．1上升到72．6HV0．1。在室内环境放置时，钎料显微硬度继续上升，塑性严重下降。
　　 当钎料在95℃干燥环境放置10d后，钎料的晶粒长大，抗拉强度和显微硬度变化不大；当钎料在115℃水蒸气环境中放置66h后，钎料的组织发生了明显的改变，出现了大量的条纹组织，钎料的抗拉强度提高，显微硬度上升，出现明显的“脆断”现象。
　　 锌铝钎料在放置过程中出现的“脆断”现象可能是过饱和的α相和β相发生分解以及晶间腐蚀共同作用的结果。