机械工程学报

作者：何朝成, 付玉, 王谦, 韩俭, 陈胜勇, 闫久春

单位：1. 天津理工大学材料科学与工程学院 天津 300384;2. 天津理工大学计算机科学与工程学院 天津 300384;3. 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室 哈尔滨 150001

关键词：超声,Al-Si,Si颗粒,固溶体,三元共晶,剪切强度；

基金：国家自然科学基金资助项目（51504165）。

在大气环境中，应用超声诱导瞬间液相焊的方法，焊接以Ag-28Cu为中间层的Al-50Si合金。研究了超声振动时间、焊接温度对接头微观结构演变和Si颗粒迁移的影响。分析了Si颗粒增强的完全固溶体接头的快速形成过程。阐述了剪切强度与超声振动时间和接头组织之间的关系。在520℃焊接温度下，超声振动仅3 s，接头发生了界面冶金结合。超声振动15 s时，获得了Si颗粒增强的完全固溶体接头。焊接温度对Ag、Cu和Al之间的相互扩散产生影响。随着温度的增加，原子扩散加快。由于超声在固-液体介质中的效应，使得基体金属与中间层表面的氧化膜得到快速破除，基体金属与中间层产生元素扩散。当扩散达到一定浓度时，基体金属与中间层发生冶金反应，形成Al-Ag-Cu三元共晶液相，并且Si颗粒迁移进三元共晶液相中。随着超声振动时间延长，在超声振动、压力作用下，三元共晶合金减少，直至完全消失，剩余的Al （Ag，Cu）固溶体保留在焊缝中，焊缝闭合，获得了Si颗粒增强的完全固溶体接头。Si颗粒的迁移和三元共晶合金的挤出影响接头的剪切强度。剪切强度随超声振动时间的延长而增加。超声振动15 s的剪切试样，其断裂发生在基体金属侧，属于韧性断裂，接头剪切强度最高，达到约123 MPa。

来源：2020年第8期

《机械工程学报》期刊编辑部

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