理论教育 影响钎焊接头形成的因素及优化方法

影响钎焊接头形成的因素及优化方法

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:固相与熔融金属之问发生相互作用导致钎料原始液相成分变化,特别是在高温钎焊时,钎料会强烈地被母材金属组元合金化。钎焊时钎料的原始组成发生变化不只是由于母材金属在钎料中的溶解,还由于钎料组元向母材中的选择扩散、蒸发和氧化进入熔渣等。问隙减小,从而凝固金属的量减少,这使得无论是单组元钎料还是双组元钎料,钎焊时都形成光滑的平面晶粒。

影响钎焊接头形成的因素及优化方法

1.母材对接头形成的影响

钎缝的问隙通常为0.05~0.2mm,因此其中液体金属的量并不显著。固相与熔融金属之问发生相互作用导致钎料原始液相成分变化,特别是在高温钎焊时,钎料会强烈地被母材金属组元合金化。如果母材金属表面无氧化膜,则母材金属和熔融钎料直接接触,合金化作用加强,即钎焊时钎料中母材金属溶解强烈。当钎料中加入母材金属的组元时,母材金属的溶解作用就会减弱。

钎焊时钎料的原始组成发生变化不只是由于母材金属在钎料中的溶解,还由于钎料组元向母材中的选择扩散、蒸发和氧化进入熔渣等。母材金属对接头形成过程的影响,可用界面上进行的结晶直接说明。母材表面新晶胚的形成取决于钎料润湿性。润湿角越小,形成晶胚所需消耗的能量越小,晶胚产生所需的过冷度也越小。母材金属表面状态对钎焊接头形成的影响主要表现为:结晶一开始,母材表面状态某种程度上决定了晶体生长方向,也就是说结合区固化金属的结晶网格尺寸和形状都与母材金属表面状态有一定关系。当母材表面状态决定结晶方向的因素存在时,因结晶过程的三个阶段的连续发展,从而形成具有如下特点的钎缝金属晶体结构:第一阶段,晶体定向的形成完全由晶体生长的基底决定;第二阶段,由于固态金属对定向生长影响的减弱,出现孪晶和其他结构缺陷;第三阶段,观察到多晶体结构,或者产生组织长大。

受熔融钎料结晶形成的晶格参数和母材金属晶格参数的影响,在一定方向上的结晶会按不同方式进行。熔融钎料中形成的新相在原子形状、类型和晶格参数上都有别于母材相形成的晶格。形成的熔融钎料晶面同基底晶面共格,在该晶面上原子分配更符合母材晶面上原子的分布。共格晶面上原子问距离差别越小,这样的结晶概率就越大。(www.daowen.com)

2.钎料及钎缝中的液相量对接头晶体结构的影响

合金的结晶类型由熔融钎料的温度梯度,以及接近结晶线成分的过冷区的面积大小决定。其他条件相同时,问隙减小,结晶的液体层从某一时刻开始导致上述因素变化,使树枝晶逐渐趋向蜂窝状晶,最后变为具有光滑表面的晶体生长。钎缝金属最终的晶体结构与晶体生长的最初形状并不相符。钎缝中晶粒的新边界在树枝晶和蜂窝状晶的任意方向上相交叉。在大问隙中存在一次枝晶边界区产生亚边界的区域。在小问隙时,沿钎缝宽度方向上是一个晶粒层。亚结构的产生与结晶时形成的大量缺陷有关。这些缺陷是由凝固金属在一定部位的移动和积聚形成的。问隙减小,从而凝固金属的量减少,这使得无论是单组元钎料还是双组元钎料,钎焊时都形成光滑的平面晶粒。

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