钎焊铝合金
2018-12-28 09:57:29
钎焊铝合金(brazeweldingaluminiumalloy)
硬钎焊的铝基钎料和铝合金钎焊板。在钎焊时,被钎焊材料不熔化,钎料熔化填充接头,将工件连接起来。可以将铝基钎料包覆在铝合金芯材上制成铝合金钎焊板,广泛用于制造热交换器。
铝基钎料铝硅系合金的熔点低,流动性好,适合作钎料。典型的铝基钎料是4343、4045(美国牌号)和4004合金。其主要化学成分和特性列于表1。工业纯铝、铝锰系合金和铝-镁-硅系合金中的6951(美国牌号)合金有很好的钎焊性能,它们可用上述铝基钎料钎焊。铝镁硅系中的6061、6053(美国牌号)和6063合金也有较好的钎焊性能,但是因为它们的开始熔化温度比工业纯铝和铝锰系合金的低,因此要严格控制钎焊温度,以防止过烧。4004钎料含有镁,适合在真空钎焊法中使用,在钎焊过程中,镁的蒸气与炉内残留的氧和水反应,起净化作用,镁蒸气还抑制被钎焊铝合金的再氧化。 铝合金钎焊板 通常是由铝锰系合金(中国牌号3A21、3003)芯材和铝基钎料包覆层所构成的复合板,中国铝合金钎焊板的牌号和化学成分列于表2。其制造过程是,将铝基钎料板放在芯材锭坯的一面或两面上,预热到热轧温度(500℃左右),热轧,再冷轧成薄板,包覆层完全压合到芯材上。包覆层的厚度为芯材厚度的5%~15%。 铝合金钎焊板通常是作为钎焊组件的一个部件,另一个部件是无包覆层的可钎焊铝合金材料。钎焊时,将整个组件放在炉内或盐浴内均匀加热到高温,钎焊板上的钎料熔化,受毛细管作用和重力作用而流动,填满要连接部位的接头,可对数百或更多个接点同时进行焊接。它们广泛用于制造各种热交换器。
钎焊铝合金基本知识
2018-12-27 11:13:39
钎焊铝合金(brazeweldingaluminiumalloy) 硬钎焊的铝基钎料和铝合金钎焊板。在钎焊时,被钎焊材料不熔化,钎料熔化填充接头,将工件连接起来,可以将铝基钎料包覆在铝合金芯材上制成铝合金钎焊板,广泛用于制造热交换器。 铝基钎料铝硅系合金的熔点低,流动性好,适合作钎料。典型的铝基钎料是4343、4045(美国牌号)和4004合金。其主要化学成分和特性列于表1。工业纯铝、铝锰系合金和铝-镁-硅系合金中的6951(美国牌号)合金有很好的钎焊性能,它们可用上述铝基钎料钎焊。铝镁硅系中的6061、6053(美国牌号)和6063合金也有较好的钎焊性能,但是因为它们的开始熔化温度比工业纯铝和铝锰系合金的低,因此要严格控制钎焊温度,以防止过烧。4004钎料含有镁,适合在真空钎焊法中使用,在钎焊过程中,镁的蒸气与炉内残留的氧和水反应,起净化作用,镁蒸气还抑制被钎焊铝合金的再氧化。 铝合金钎焊板通常是由铝锰系合金(中国牌号3A21、3003)芯材和铝基钎料包覆层所构成的复合板,中国铝合金钎焊板的牌号和化学成分列于表2。其制造过程是,将铝基钎料板放在芯材锭坯的一面或两面上,预热到热轧温度(500℃左右),热轧,再冷轧成薄板,包覆层完全压合到芯材上。包覆层的厚度为芯材厚度的5%~15%。 铝合金钎焊板通常是作为钎焊组件的一个部件,另一个部件是无包覆层的可钎焊铝合金材料。钎焊时,将整个组件放在炉内或盐浴内均匀加热到高温,钎焊板上的钎料熔化,受毛细管作用和重力作用而流动,填满要连接部位的接头,可对数百或更多个接点同时进行焊接。它们广泛用于制造各种热交换器。
铝合金中温钎焊材料的突破
2019-01-08 17:01:35
文章刊于Lw2016论文集——作者段兆涛1,王国春2,贺宗超3,庄鸿寿4(1、苏州钎谷焊接材料科技有限公司;2、上海汽车空调部件有限公司;3、易孚迪感应设备(上海)有限公司 4、北京航空航天大学 )
摘要:6系铝合金,尤其是6061铝合金由于强度高,在工业上上得到广泛应用。由于该合金的固相线温度低(580℃),使用传统的4047、4045、4043铝钎料,钎料熔点都在580℃以上,这对于被钎焊母材来说,极易造成过烧。因此,钎焊材料科学家一直在谋求铝合金的中温钎焊材料的研发,非常迫切研发成功温度低于580℃的铝钎料,较好在550℃左右,但近50年来一直未果。
钎谷科技研发的7011系列中温铝钎料,该钎料固相线522℃,液相线556℃,钎焊性能指标均优于传统4047、4043、4045铝钎料,经过上汽配批量验证,所有指标均满足客户使用要求,这一研发成果,具备产业化的应用前景。
一 背景
6000系列形变Al合金钎焊问题一直是国内外研究的重点,由于缺少综合性能良好的低熔点钎料,其钎焊后母材的软化问题一直没有得到适当解决。
目前,铝及铝合金钎焊均采用4系Al-Si系铝合金钎料,根据含硅量的不同,主要有4043、4045、4047等牌号。该钎料润湿铝合金母材非常好,焊接强度高,耐腐蚀性好,是少有的优良钎焊材料。
但是由于该钎料理论熔点高,4047铝钎料熔点高达577℃,一般做出来的钎料熔点在580℃左右,而铝合金母材的熔点在630℃左右,二者钎焊温度区间不到50℃,极易造成铝合金母材的过烧和母材的退火等质量问题。
国内外的钎焊材料学家,一直在谋求研发比传统4047铝钎料熔点低、润湿性好、耐腐蚀性好的钎料,这么多年来,虽然有很多的论文和专著在探讨,但未能有一家满足合适要求产业化的钎料。
二 近五十年来研究的方向
据发表的论文和专著,为了谋求低温铝钎料,多集中于以下合金材料研究:
在Al-Si合金的基础上添加适量的Cu、Ni和Sn等不同元素,形成Al合金钎料,作为研究的对象。
通过分析各添加元素对钎料性能的影响,使得Al合金钎焊接头在保证强度的同时,具有良好的耐大气环境腐蚀能力。
Si元素和Cu元素对钎料液相线温度的影响较大,两者的加入会明显降低钎料熔点。随合金元素含量的增大,合金由非一致性熔化逐渐转变为一致性熔化,进而减小了熔化温度范围。
在钎料中添加Sn元素会显著降低其耐蚀性,而Ni元素则会提高钎料的耐蚀性能和力学性能,其质量分数以不超过2%为宜。
具体来说国内外的钎焊材料学家,主要有以下几种合金元素思路。
1 Al-Si-Cu-Zn系钎料
液相线温度范围500℃——577℃,在Al-Si钎料中添加Cu元素后,钎料的流动性显著增加,但由于CuAl金属间化合物的含量很高,因此很脆,只能铸条而难于加工成丝和箔。
以此合金为基础,进行了几十年的研究,一直未能突破,只有一些论文的研究出现,没有能进行产业化。
2 Al-Si-Ag-Zn系钎料
此钎料中的Al-Si-Ag相,在Al角的三元共晶点,组成w(Al)=40%,w(Cu)=19.3%,w(Agl)=40.7%,钎焊温度为500度。
此共晶点做钎料有很大优点,钎焊的流动性很好,其色泽与铝母材比较一致。但该材料脆性很大,很难加工成丝材和带材。
3 Al-Ge-Si系钎料
液相线温度范围425℃——500℃,本钎料的基本合金是Al-Ge系,共晶质量分数是w(Ge)=55%,温度是423度。
此共晶钎料流动性好,铺展性极佳,但该材料极脆,铸条几乎没有强度,落地便断。
综上,建立在Al-Si系基础上的铝钎焊材料,通过多种合金进行降低熔点,在理论上有一定的突破,但这些研究仅仅停留在实验室阶段,虽然温度能够降低,但是材料成型非常困难,近五十年来的不断攻坚,Al-Si系改性的钎料,还是未能全面突破,一直未有能够替代4047的合适铝钎料。
三 7011系中温铝钎料
7011系铝钎料在Al-Si系钎料的基础上,通过添加Cu、Ge和稀土等元素,并开创性地使用在线退火工艺,不仅降低了材料的熔点,同时把钎料的脆性从根本上进行了解决。
能够很方便地做成焊丝、焊环、钎料带、钎料箔。
目前在上汽配进行批量中试,效果很好。
1 7011系铝合金钎料DSC曲线图2 焊缝抗拉强度
具体拉伸试验的产品和数据见下图照片;(靠前个产品为用7011系焊环焊接,第二个产品为用4047系焊环焊接产品)
使用的铝管母材是φ19.05的管子,靠前根是用8100N拉断母材,第二根是用7100N拉断母材。
其中使用4047系焊接的产品,拉断部位在焊缝周围。
使用7011系焊环焊接的产品,拉断的部位是铝管母材本身,焊缝周围没有任何影响。3 焊接时间对比试验
焊接时间的记录和确认是由高频感应钎焊自动焊接计时器自动显示并记录结果
两者焊接时间和焊接强度对比数据如下:从表格中我们不难发现选择7011系焊环焊接的优越性,那就是:
焊接时间节约了(47-40)/40=15%
焊接强度增强(8100-7100)/7100=14%
根据上述试验结果,我们不难发觉无论是焊接质量(拉伸强度)还是焊接生产效率(焊接时间),7011系焊环自动焊优越于4047系焊环焊接。
另外,7011系焊环焊接后的产品的外观我们通过自动焊连续制造20根后进行外观验证,焊接外观也优越于4047焊环的产品外观。(资料来源:上汽配内部7011系测试实验报告)
4 焊接接头缺陷综述
7011系铝合金钎料不单解决了Al-Si合金钎料的熔点高问题,并且在材料成型领域率先突破自身的脆性问题,并成功让这一钎料进行批量化中试,这对于中温铝合金钎料的研发,具有划时代的意义。
参考文献:
[1] 张启运,庄鸿寿.钎焊手册.机械工业出版社.
[2] 庄鸿寿.焊接学报.铝合金真空钎焊,1980年11月
[3] 黄鹏.浙江大学.低熔点高强度铝合金钎焊材料的研究.
铝及铝合金的硬钎焊方法详细介绍
2018-06-04 18:23:39
铝
的真空钎焊,目前已经广泛应用于工业生成,那铝及铝合金的硬钎焊是怎么进行的呢?下面上海有色网就为您介绍一下铝及铝合金的硬钎焊方法。铝合金真空钎焊是在高真空中进行的。经过仔细清洗的铝合金表面,在真空高温条件下不容易生成较厚的氧化膜,钎料无需钎剂就能润湿基体金属表面,达到钎焊目的。铝合金真空钎焊的温度高于钎料液相线而低于母材固相线钎焊时,钎料熔化为液态而母材保持为固态。铝的真空钎焊与其他金属的真空钎焊相比具有一定得特殊性,铝及铝合金的真空钎焊常采用金属镁作为活化剂。在能加速铝钎焊的金属活化剂中,Mg的蒸气压力高,在真空下容易蒸发,有助于去除Al2O3,且价格较低,因此成为目前铝合金真空钎焊中普遍采用的活化剂。用作金属活化剂的是一些蒸气压较高、对氧的亲和力比铝大的元素,诸如锑、铋、镁等。镁作为活化剂,可以以颗粒形式直接放在工件上使用,或以蒸气形式引入钎焊区铝型材厂家,也可以将镁作为合金元素加入铝硅钎料中。钎料中镁的添加量对钎料的润湿性有显著地影响,随着镁量的增多,钎料的流动系数均有提高。但是随着镁含量的增加,钎料对铝的溶蚀也加剧,这是由于形成了Al-Mg-Si三元共晶的缘故;且含镁量过高,钎料易流失而损害焊件表面。综合考 虑铝型材厂家,钎料的ωMg以1.0%-1.5%为宜。研究表明,铝硅钎料在加镁的同时添加质量分数为0.1%左右的铋,可以减少钎料的加镁量,减少钎料的表面张力,改善润湿性,并可以降低对真空度的要求。真空铝钎焊适于采用对接、T型及与之类似的接头形式,因为这些接头形式开敞性较好,间隙内的氧化膜容易排除。搭接接头内的氧化膜则较难排出,故不推荐采用。真空钎焊时钎料的铺展能力比浸沾钎焊时差,因此应使用较大的钎焊间隙。铝的真空钎焊的工艺过程与其他金属的真空钎焊基本相同。
铝型材厂家
但由于其去膜依靠镁活化剂的作用,对于结构复杂的焊件,为了保证母材获得镁蒸气的充分作用,常采取局部屏蔽的补充工艺措施,即先将焊件放入不锈钢盒内(统称工艺 盒),然后置于真空炉中加热钎焊,这样可以明显改善钎焊质量。必要时,盒内还可以补充使用少量纯镁粒来加强作用。真空钎焊的铝件表面光洁,钎缝致密,钎焊后不需要清洗。真空钎焊为铝的无钎剂钎焊开辟了一条道路,改善了钎焊产品的质量,但它也存在一定的缺点,主要是:设备复杂,生产成本较高,真空系统的维修技术难度较大;镁蒸气沉积在炉壁、隔热屏及真空系统中,影响设备的工作性能,需要经常清 理维护;依靠辐射加热,速度较慢,均匀性较差,尤其是对大型复杂焊件这种现象更为显著,故适合于尺寸较小、结构较简单的焊件。
低温锡线
2017-06-06 17:50:00
低温锡线是一种重要的信息,让我们对它进行下介绍。规格 多种数量 20000卷价格 240元/卷 包装说明 10卷/箱 适用于不耐热的元器件的焊接,以及电子元器件的分段焊接。本类产品熔点低(温度140度正负5度)、焊点可靠、具有润湿性特佳、焊点可靠饱满、残渣无腐蚀等特点, 线内松香分布均匀,可焊性极佳; 焊接时松香飞溅少;卷线整齐,美观,表面光亮; 无恶臭、毒害健康之气味,烟雾少等优点锡线是手工焊接电路板,最便捷的焊料。由于大部分锡线内含松香等助焊剂,使用锡线可以减少工序,提高焊接作业的效率。 成分结构: 锡线按其金属成分可分为无铅焊锡和有铅焊锡。成分不同的锡线具有不同的熔点,用途亦各有不同。 通过了解低温锡线,我们对其有了更深入的了解,之后的操作也会更加的得心应手。
铝合金焊接接头低温断裂韧性研究现状
2019-01-15 09:51:35
摘要:航空航天技术的发展推动着材料低温性能的研究,高性能铝合金材料在低温下的断裂韧性逐渐受到人们的重视。本文介绍了常用的测量断裂韧性的方法及判据,分析了国内外评定铝合金及其接头的断裂性能现状,并提出测试2219铝合金的断裂韧性评定方案。较后指出了我国在评定低温断裂性能方面的不足以及需要改进的方面。 关键字:铝合金 焊接接头 低温 断裂韧性 序言随着航空航天技术的飞速发展,对超低温材料的需求日益迫切。如运载火箭液化器容器、液化冷冻机、研究用低温恒温器等,伴随而来的是对超低温用材料要求也越来越严格[1]。在各种材料中,高强铝合金材料具有密度低、无磁性、低温下合金相稳定、在磁场中比电阻小、气密性好、感应放射能衰减快等特性,因而作为一种重要的低温材料被研究和应用[2,3]。宇航材料中,要求结构非常紧凑,既没有寄生重量,又要保证安全可靠,传统力学强度和韧性指标要求已很难满足要求,基于断裂力学的可靠性评定技术逐渐成为结构评定的发展趋势。但是由于低温实验条件和技术的限制,关于铝合金低温性能评定标准还也不完善,所以高强度铝合金材料低温性能的研究和与可靠性评价技术与低温材料的实际应用很不相称,材料低温断裂性能的研究更少。焊接是高性能铝合金结构的重要加工手段。焊接接头又是一个存在着力学和几何不均匀性的结构体,裂纹等缺陷容易出现在其焊缝、熔合线和热影响区三个不同位置。焊接接头作为整个焊接结构中薄弱环节,对其低温性能的要求更是关系到整个结构安全可靠性的重要指标。本文重点对铝合金母材和焊接接头的低温断裂性能方面的研究工作进行了综述和分析,并针对2219铝合金的断裂韧性作出了评定方案。
1. 断裂力学理论1.1断裂力学判据随着近年来断裂力学的进展,在评价结构使用性能时,较适当的量度已变为断裂韧性。在断裂力学上把材料抵抗裂纹扩展的能力称为断裂韧性。在实际工程应用中我们采用那个断裂力学破坏判据?如何应用断裂力学指导选材与测定断裂韧性?这些是必须要首先解决的问题。目前断裂力学断裂判据较多,其特点、出发点各有不同。如线弹性断裂力学(KIC)可以认为是应力判据,裂纹张开位移(COD)可认为是位移判据,J积分可认为是能量判据,塑性区的尺寸ρ可认为是应变判据等。
这些判据在评定结构件有那些问题?采用哪个比较适宜?为此必须了解这些判据的特点、约束条件、优点及不利的地方。线弹性断裂力学适用于平面应变或小范围屈服条件下;对于大范围屈服采用 2008010q1.gif" width=17 v:shapes="_x005F_x0000_i1025"> ,,判据,对于全面屈服状态下的不再成立,只有用和;但是理论尚不够完善,J积分方法是弹塑性断裂力学中很有前途的方法[4]。1.2断裂韧性试验方法现就断裂韧性试验中采用小形试样的试验做些介绍。
(1) 平面应变断裂韧性试验(KIC试验)
它是一种静态弯曲试验,用特殊的夹式应变计求出缺口部位变位,再按与载荷的关系求KIC值。但此方法,裂纹尖端的侧向收缩必须是平面应变状态。为满足该条件,存在着要比产品使用温度相差较大的低温下进行试验,或是必须采用极大尺寸的试样等问题。此方法采用的试样有三点弯曲试样,紧凑拉伸式样,拱形三点弯曲试样。平面应变标准断裂韧性的测试方法是所有断裂韧性测试方法中准确度较高、数据资料较齐全的。但试样尺寸大,试验周期长,费用高。
(2) COD试验
它是Cottrell和Wells所独创,不受平面应变状态限制。目前COD的判据已广泛应用于焊接结构抗开裂性能评定中。该方法的试样形状和加载方式虽与KIC试验的情况相似,但由于把试样宽度取为被试验材料的厚度,以及用于断裂韧性计算的载荷值(PQ)的定义没引入等,使试验变得很容易。而且只有把试验后呈脆性的断面看作是有效的,由断裂发生时的夹式应变计的变位(Vc)经计算就能求得COD的换算值。
(3) JIC试验
与英国COD试验相对应的是美国提出JIC试验。自从J.R Rice提出了J积分后,J积分在断裂力学中得到广泛应用。Begley和Landes根据实验,较早提出J积分断裂准则,而EPRI(美国电力研究院)进一步指出J积分值工程计算方法和评定判据。利用J积分,可以大大减小测试试样的厚度。
1.3 断裂力学实验标准KIC的测试过去一直沿用美国ASTM E399-72的标准,我国1979年制定了冶标YB947-78“金属材料平面应变断裂韧性KIC的试验方法”的标准,并在国内广泛试行。1984年我国制定了等效于美国的同类标准,即GB4161-84“金属材料平面应变断裂韧性KIC试验方法”。
英国机械工程工业标准会议在1972年颁发了DD19裂纹张开位移(COD)试验方案草案。我国80年也制定了相关标准,GB/T 2358-80“裂纹张开位移(COD)试验方法”。相关标准还有美国ASTM E1290 -02e1。我国JB/T4291-86中,制定了焊接接头裂纹张开位移(COD)试验方法。
对于JIC的测试,我国有标准GB/T2038-91“金属材料延性断裂韧度JIC试验方法”。美国ASTM E 813-1989“JIC断破裂韧性的试验方法”,后经过补充和完善,较新版本为ASTM E1820-2006e1。
随着断裂力学学科的发展和应用,不少国家均都制定颁布了断裂力学参量KIC,COD,JIC的测试标准。国际标准化组织也制定了相关标准,如ISO 12135-2002 “金属材料准静态断裂韧性测定的统一试验方法”。近几年,英国焊接研究所提出了BS7448标准,即“测定金属材料KIC、极限COD和极限J积分值方法[5]”,该标准把KIC、COD和JIC三个断裂力学参量的测试统一起来,受到了国际焊接学会的重视,并予以推广应用。现已被国际标准局采纳,编号为ISO/TC164/SC4-N400[6]。
各种断裂参量的联系如下:
用估计的公式为: (平面应力状态);(平面应变状态)
这些关系只有在线弹性条件下,等于能量释放率时才严格成立。在这个区域,对式样尺寸有适当的限制,用(平面应变状态)表达比较合适。
用估计的公式为参数为约束因子,且1
所以由以上式子可以得出式中为无量纲常数,对于大范围屈服,1
前面的试验KIC,COD,JIC除在静态载荷外,也在动态载进行。这些试验称为动态断裂韧性试验,但试验装置较复杂。除此之外,还有很多其他试验方法,如类似却贝试验的Lzod试验和施奈特试验等,但很少被使用。另外,还有曾流行一时的卡亨、蒂普尔、范德文、柯马勒及利海等试验方法[7]。
2. 断裂韧性研究现状许多铝合金是在低温下工作的,因此必须知道它们在低温下的断裂韧性。表一为俄罗斯某机构对2024和2124合金的断裂韧性的测试数据[8]。
表一2024和2124合金半成品在常温和低温下断裂韧性参数合金半成品类型取样方向试验温度℃KIC公斤/毫米3/22024T挤压带材
(65×200mm)纵向20
-196120.0
180.0宽向同上99.0
116.0高向同上94.0
98.02124挤压带材
(65×200mm)纵向20
-196148.0
197.0宽向同上105.0
138.5高向同上96.0
105.02024T1挤压带材
(65×200mm)纵向20
-196140.0
169.0高向同上
64.7
62.52024未再结晶带材
(12×75mm)纵向20
-196121.0
143.0再结晶带材
(12×75mm)纵向20
-196135.0
161.02024-T851厚板
(B=35mm)纵向24
-80
-19671
77
78
此项试验为了弄清KIC随温度降低的真实变化情况,对每一种合金状态取2~3个试样,通过对一个试样进行多次测量断裂韧性的方法试验两次。首先测定室温下的KIC至断裂前,在试样中重新制造疲劳裂纹,然后在-196℃的液氮中进行试验。
由表所示结果可以看出,与半成品的种类和压力加工方法(截面为65×200和12×75mm的挤压带材,35mm的厚板)、合金的纯度(杂质Fe、Si分别
常用铝合金结构材料的断裂韧性KIC一般可以由手册中查出(一般是常温下),而对于焊缝中心、热影响区和熔合线区材料的KIC则须通过实验测定。
文献[9]对贮箱板材LD10铝合金及其焊件的断裂韧度JIC进行了试验和研究。由于所测铝合金板材厚度为13mm,由于板材较薄不满足平面应变状态,所以采用J积分法测定了JIC。作者采用三点弯曲试样,裂纹由线切割而成,分别开在母材、焊缝及热影响区。裂纹在焊缝和热影响区的位置参考BS7448: 1997-PartⅡ。实验过程按GB/T 2038-1991在进行。加载完再卸载后将试样压断,根据载荷位移曲线计算裂纹扩展量△a和断裂韧度,再根据经验公式J=C1ΔaC2拟合,Δa=0.20mm偏置线的交点就是所要测定的JIC。较后做JIC的有效性判断。结果表明) LD10铝合金热影响区的试样裂纹顶端发生了大范围的钝化,抗撕裂能力极好,断裂韧度JIC是母材的1.7倍,这是因为焊接中热的影响,使材料结构发生变化。LD10铝合金焊缝的断裂韧度比母材要低,焊缝中存在杂质和气孔等缺陷。
文献[10] 针对推进剂贮箱结构中的未穿透裂纹,利用断裂理学理论求出裂纹前缘应力强度因子KI,然后对焊接试样分别选择焊缝中心、熔合线及热影响区三种典型位置预制表面裂纹,求出KIC,比较大小。
文献[11]采用表面裂纹法,利用自行研制的低温多试样拉伸装置,研究了航天铝合金材料的焊缝在低温(20K)的断裂性能。该试样是在焊缝表面开一个椭圆形缺口,通过控制疲劳过程,得到合适的表面裂纹。然后再经过加载、控温、采集等几部分。较后得到的是试件伸长量与应力的关系曲线,而不能直接得到裂纹张开位移与应力的关系曲线。
文献[12]分析了高组配和低组配的焊接接头与全母材和全焊缝的断裂韧性。通过J积分测试结果表明对于9Cr-1Mo,2-1/4Cr-1Mo和BX52为母材的低组配焊接接头的J积分参量依照全母材、焊接接头和全焊缝的次序依次递减,而高组配则与低组配正好相反,并且焊缝宽度的增加,材料组配焊接接头的J积分值与其全母材的结果差别增加,而与全焊缝材料结果的差别在逐渐减小。
对于焊接接头断裂韧性的研究还不够透彻,尤其是低温下的性能,有待进一步研究。
3.2219铝合金焊接结构低温断裂韧性试验方案热处理强化的2219铝合金是用于航天产品的轻质高强结构材料,工作温度范围可达-250℃~+250℃。早在二十世纪六十年代,美国就开始研究使用2219铝合金作为运载火箭低温燃料贮箱。俄罗斯“能源号”运载火箭贮箱的结构材料即是与2219铝合金成分和性能相近的1201铝合金(俄罗斯铝合金编号)。在航天领域,可靠性和安全性是较要的指标。只有全面掌握合金的力学性能数据并加以分析,才有安全保障。我国暂时还缺乏全面的关于2219铝合金力学性能的测试数据,因此有必要对低温材料2219铝合金及其焊接接头的力学和断裂力学性能进行测定。目前运载火箭贮箱拟采用2219铝合金,焊接方法主要包括熔焊方法和摩擦焊方法,针对不同状态的2219铝合金母材和焊接接头进行断裂力学评定。对于以上测试工作,应在材料一定,焊接方法一定的情况下,测定板材和焊接接头各个温度的各种力学性能参数。对其低温断裂韧性评定方案有如下几步:(1) 选择参考标准对于断裂韧性评定标准,我国发展得还不是很健全。对铝合金母材,可参考国家标准GB/T 2038-1991“金属材料延性断裂韧度JIC试验方法”;GB4161-84“金属材料平面应变断裂韧性KIC试验方法”。对于焊接接头的测定,我国还没有制定相关标准,更没有低温下的断裂韧性测试标准。英国标准BS 7448-1997“测定金属材料KIC、极限COD和极限J积分值方法”对常温下焊接接头的断裂韧性试验做出了相关规定,并且被ISO收录。(2) 选择试验方案由于拟测试的铝合金板厚较薄,不符合平面应变状态条件,所以只能通过J积分方法来测试母材和焊接接头的JIC。至于其KIC的值,可以参考BS7448标准中JIC和KIC的关系,计算出KIC。测定母材在低温下的的JIC,可以参考GB/T 2038-1991,但是此标准中并没有规定是适用温度。对于焊接接头焊缝、热影响区和熔合区的JIC的测定,国内没有可供参考的标准,参考标准有英国标准BS 7448-1997,尽管此标准依然是没有特别指出可以在低温下应用。(3) 数据分析方法测出母材和焊接接头的断裂韧性数据之后,需要对数据进行整理分析。我们可以在多试样试验结果中计算得到一个平均值,但是这并不能真正反映铝合金材料及其焊接接头的断裂力学性能。从数学理论上讲,只有50%的可靠度。在航空航天领域,对于材料的可靠性要求极为苛刻。50%置信度只能满足我们对材料的较基本的认识。因此对运载火箭贮箱的材料2219铝合金的断裂性能分析,我们需要掌握95%,甚至更高98.5%的置信度。因此还需要对数据用数理统计的方法进行分析。 结束语力学性能测试是任何一种焊接结构件使用前必须进行的工作,尤其对于在航空航天上用到的焊接结构。传统力学性能指标强度和韧性指标不能满足现代对材料越来越严格的要求了,对其断裂韧性的测试随着断裂力学的发展逐渐受到重视。金属结构材料和焊接接头拉伸性能的测试,我国早在80年代就制定了国家标准,并于近几年进行了完善。但是对于金属结构材料的断裂韧性测试的标准发展的不是很完善。随着低温技术在航天、核物理、电子工程中的广泛应用,我国应加强对低温材料的断裂韧性测试的评定技术。这样才能更好的推进低温材料的广泛应用。焊接作为一种重要的加工手段,对容易出现缺陷的焊接接头的评定工作也应提上日程。我国目前还没有关焊接接头断裂韧性测试的相关标准,英国BS 7448标准中没有说明低温下测定工作中应注意的事项。所以我国科技工作者和广大研究人员应加强对断裂韧性知识的学习研究,尽早制定出自己的标准。参考文献[1]管野椅宏[日],张兴仁译. 超低温用高强度高韧性铝合金的开发[J].1991年,37-48.
[2] Shigeoki SAJI et al.Mechanical properties of aluminum alloys at very low temperature. Light Metal(Japan) ,1989:39(8):574.
[3]Yoshimitsu. Miyagi et al. Characteristics and application of aluminum alloys at cryogenic temperature.R & D Kobe Steel Engineering. Reports (Japan),1984:34(3):67.
[4]Begley, J.A.Landes, Fracture and Toughness, ASTM STP 514(1972) ,1-20.
[5]BS 7448:Part4, 1997,Method for determination of fracture resistance curves and initiation values for stable crack extension in metallic materials [S].
[6]霍立兴. 焊接结构的断裂行为及评定[M]. 北京:机械工业出版社, 2000.
[7]稻桓道夫、可田沼欣[日]. 低温材料标准及断裂韧性试验[J]. 国外技术,90-99
[8] 库德良绍夫、斯莫连采夫[苏联],高云震等译.铝合金断裂韧性[M].北京:冶金工业出版社,1980.116-118.[9] 杨海生、常新龙. 用三点弯曲试样测定LD10铝合金断裂韧度JIC[J].理化检验-物理分册,2005,41(5):226-229.
[10] 袁杰红、唐国金、 周建平,等.断裂力学在推进剂贮箱安全评定中的应用[J].强度与环境, 1999,(1):30-36.
[11]涂志华、张忠、赵立中,等.含表面裂纹铝合金焊缝低温断裂性能[J].实验力学,1996, 11(1):84-89。[12]张敏、林香祝、徐世珍,等.焊接接头断裂性能的试验研究[J].机械强度,2003,25(1):85-89. 作者简介:彭杏娜(1983-),女,材料加工工程专业,北京航空航天大学在读硕士研究生。主要研究方向是材料的先进连接技术。电话:13810109440,E-mail:pengxingna2325@163.comStudy of Fracture Toughness of Aluminum Alloy and Its Welding Joint at Cryogenic TemperaturePeng Xingna Zhang Guohua Qu Wenqing
School of Mechanical Engineering & Automation, Beihang University, Beijing, China,100083
ABSTRACT: As the development of aeronautic and astronautic techniques, the mechanical properties of structural materials at cryogenic temperature are studied more and more. People pay more attention to the fracture toughness of Al alloy at cryogenic temperature. This paper introduced manners of measuring fracture toughness, analyzed the present evaluation of fracture toughness of aluminum alloy and its welding joint, and proposed scheme of evaluation of the fracture toughness of 2219 Al alloy. In the end, it was stated that there were a lot of deficiencies in evaluation of the fracture toughness at cryogenic temperature in our country.
KEYWORDS: Aluminum alloy; Welding Joint; Cryogenic temperature; Fracture toughness
低温焊锡条
2017-06-06 17:50:00
低温焊锡条是一种投资者想知道,因为了解它可以帮助操作。焊锡丝可分为:无铅、实心、焊铝、免清洗、松香芯、低温、高温、含银、焊不锈钢、其它特殊用途锡丝等。其中一种其合金成分为:Sn63/Pb37、Sn60/Pb40 ,溶点℃: 183-190;松香含量%: 1.0-3.0 ,这一种熔点最低,抗拉强度和剪切强度高,称之为低温焊锡丝。锡条是焊锡中的一种产品,锡条可分为有铅锡条和无铅锡条两种,均是用于线路板的焊接:有铅锡条的种类:1、63/37焊锡条(Sn63/Pb37) 2、电解纯锡条(电解处理高纯锡) 3、抗氧化锡条(添加高抗氧化剂) 4、波峰焊锡条(适用波峰焊焊接) 5、高温焊锡条(400度以上焊接)有铅锡条的特点:★ 电解纯锡,湿润性、流动性好,易上锡。 ★ 焊点光亮、饱满、不会虚焊等不良现象。 ★ 加入足量的抗氧化元素,抗氧化能力强。 ★ 锡渣少,降低能耗,减少不必要的浪费。 ★ 各项性能稳定,适用波峰或手浸炉操作。无铅锡条的种类:1、锡铜无铅锡条(Sn99.3Cu0.7) 2、锡银铜无铅锡条(Sn96.5Ag3.0Cu0.5) 3、0.3银无铅焊锡条(Sn99Ag0.3Cu0.7) 4、波峰焊无铅焊锡条(无铅波峰焊专用) 5、高温型无铅焊锡条(400度以上焊接)无铅锡条的特点:★ 纯锡制造,湿润性、流动性好,易上锡。 ★ 焊点光亮、饱满、不会虚焊等不良现象。 ★ 加入足量的抗氧化元素,抗氧化能力强。 ★ 纯锡制造,锡渣少,减少不必要的浪费。 ★ 无铅RoHS标准,适用波峰或手浸炉操作。 如果你想更多的了解关于低温焊锡条的信息,你可以登陆上海有色网进行查询和关注。
低温高速铝挤压工艺
2019-01-11 09:43:21
低温高速铝揉捏技能:低温高速便是选用较低的铝棒温度,较快的揉捏速度的技能组合进行铝型村揉捏进程。此铝型材技能温度与速度组合成反比,即铝棒温度高、揉捏速度就慢,铝棒温度低、揉捏速度就快。通常情况下,上模出产靠前支棒棒温操控在420℃-440℃,到第三支棒时就能够降温加快,平模铝棒温度坚持在390~420℃为较好;分流模铝棒温度坚持在410~440℃为较好。
当铝棒到达较好温度时,揉捏速度依据出料口温度来定,出料口温度较好为520~560℃。也便是说,出料口温度低于较好温度时要恰当加快,大于较好温度时要恰当减速。一起,有必要保证出材坯料的质量是合格的。
低温高速揉捏技能在履行进程中会呈现两个疑问,一是淬火装置是不是满足淬火技能需求,有条件的公司能够配套装置在线淬火装置,分区、分级进行风冷、喷雾、喷水的淬火技能,以到达型材所需的根本力学功能。二是高速揉捏进程中特别是尾段有些,经常会由于棒温跟着揉捏的进程而疾速升高,金属就会发生过热过烧,型材外表呈现裂纹乃至拉烂等表象,构成废料较多。目前处理此疑问的通用办法根本便是选用液氮冷却模具技能,下降变形区的温度,来处理疾速揉捏时坯料外表质量恶化的疑问,然后提高成品率及保证低温高速揉捏技能的施行。
等温铝型材揉捏技能:望文生义,所谓的等温揉捏便是坚持出料口温度一致的前提下,温度、揉捏速度的组合技能。
铝合金型材揉捏进程中由于铸锭与揉捏筒的冲突和揉捏变形发生的热量使揉捏材的温度越来越高,铝揉捏材前后温度相差较大,致使型材沿长度方向安排功能不均匀,在铝材出产中后期假如揉捏速度太高时铝型材外表简单呈现裂纹。为避免这种温升,提出了在铝合金揉捏进程中使揉捏材出料口温度一直坚持一致的等温揉捏办法。等温揉捏法尤其适合于临界揉捏速度低的2000、7000和有些5000系等硬铝合金的出产及有些外表需求较高的型材(太阳能边框、抛光型材等等)。
首先,要施行等温揉捏首先是铝棒的梯度加温操控系统,铸锭梯温加热是依据揉捏进程中揉捏材前后温差而断定铸锭的加热温度梯度。铸锭感应炉的梯温加热通常是将加热线圈沿长度分红几个区,各个区的加热功率不一样,铸锭前端加热功率高,后端加热功率低,然后得到铸锭前端温度高而后端温度低的梯温加热,其温度梯度通常在0-15℃/100mm。长锭燃气加热通常选用加热铸锭出炉后梯度冷却办法,使铸锭同样在纵向构成前高后低的温度梯度。
其次,铝合金揉捏减速操控便是在揉捏中后期逐渐下降揉捏速度,以削减揉捏材的温升。这种减速操控通常用于软合金材的揉捏速度操控,此种操控办法均匀揉捏速度大于一般的等速揉捏的速度。
别的,还能够采取揉捏筒分区加热办法。揉捏筒还设有冷却通路,在揉捏筒外套(或中套)内侧接近铝揉捏模具有些设置螺旋沟槽,揉捏中后期通压缩空气,带走铸锭与揉捏筒的冲突热,然后操控铸锭的温升。
低温多晶硅
2017-06-06 17:50:02
低温多晶硅的全称是“Low Temperature Poly-Silicon(LTPS,多晶硅又简称为p-Si,下同)”,它是多晶硅技术的一个分支,是新一代薄膜晶体管液晶显示器制造流程。 与传统的高温多晶硅相比,低温多晶硅虽然也需要激光照射工序,但它采用的是准分子激光作为热源,激光经过透射系统后,会产生能量均匀分布的激光束并被投射于非晶硅结构的玻璃基板上,当非晶硅结构的玻璃基板吸收准分子激光的能量后,就会转变成为多晶硅结构。 LTPS与传统非晶硅a-Si TFT-LCD最大差异在于,LTPS薄膜晶体管经过雷射回火(Laser Anneal)制程步骤,将a-Si的薄膜转变为多晶硅(Poly-Si)薄膜层,可大幅提升晶体管载子移动率达200倍以上。 仅管薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)已经吸引台湾业者大幅投入2,000亿元以上资金,更新一代的低温多晶硅(LTPS)技术却来势汹汹,国内包括统宝光电以及东芝与松下在海外合资全球最大的LTPS工厂,使得液晶
产业
技术的推陈出新引发全球观注目光。 低温多晶硅TFT-LCD与现有的非晶硅TFT-LCD技术相较,多了一道雷射热退火的制程,由于LTPS技术使电子移动的速度加快,并将十颗以上的驱动IC整合,因此在性能上,可以比非晶硅TFT-LCD更轻、更薄,同时可以提升分辨率,未来如果生产设备标准化、进入大量投产阶段,成本大幅降低,要取代现有的非晶硅TFT-LCD不是不可能。
低温药剂萤石矿选矿脱硅技术
2019-01-16 17:42:25
萤石是一种非常重要的工业原料,用途十分广泛,主要用于冶金、建材、化工三大行业,与国民经济的发展密切相关随着萤石的用途越来越广,需求量不断增加,萤石资源富矿、易选矿越来越少,贫矿、难选矿的选别成为当前面临的问题因此对萤石选矿进行深入的研究,实现萤石资源的综合利用,对国民经济的发展具有很深远的意义针对萤石嵌布粒度较细、萤石精矿降硅、萤石低温浮选等问题,对内蒙古某萤石矿进行了系统的选矿试验研究,确定了合理的浮选药剂制度和工艺流程通过使用一种自制改性捕收剂ZN136代替油酸,使现场捕收剂的用量降低了50%左右,并且在低温下对此矿石进行分选得到了较好的选矿指标,验证了该药剂的耐低温性能,探索了浮选药剂与矿物作用的机理萤石浮选工艺试验表明,弱碱性pH=9.0粗选,弱酸性pH=6.0精选的工艺优于其它工艺中矿集中返回,精Ⅰ尾矿作为最终尾矿丢弃的工艺流程优于精I尾矿经扫选后再返回的工艺流程当磨矿细度为-0.074mm含量占98%时,采用“一粗七精”,弱碱性粗选,弱酸性精选,中矿集中返回到精Ⅰ,精Ⅰ尾矿作为最终尾矿丢弃的工艺流程可获得产率为57.77%,品位为98.70%,回收率为95.20%,SiO2含量为0.53%,CaCO3含量小于0.37%的高品级萤石精矿捕收剂ZN136低温试验表明,ZN136在低温下有很好的溶解性,耐低温性能好在低温下,通过在精Ⅲ补加捕收剂和增效剂,可获得与常温下接近的浮选指标在15℃下进行闭路试验,可获得产率为56.83%,品位为98.34%,回收率为87.42%优质萤石精矿在5℃下进行开路试验,可获得CaF2品位为97.70%的萤石精矿浮选药剂与矿物作用机理研究表明,捕收剂ZN136在萤石表面的吸附量远大于石英在弱酸性条件下,ZN136在萤石表面以物理吸附为主,对石英能起到较好的抑制作用。