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铜铝异种金属接头具有质量轻、材料省、价格低,综合性能优等优点,在电机、变压器导电零件的制造中得到广泛的应用。但是纯铜和纯铝之间存在较大的物理和化学性能差异,如熔化温度、熔化潜热、线膨胀系数等,并且铜和铝之间有较高的化学亲和力,易生成脆性的金属间化合物,要实现铜铝异种金属的可靠连接存在较大困难。本文以Zn-10Al钎料合金做为基本合金系,添加不同量的Sn和Cu元素对T2紫铜板和1060纯铝板进行炉中钎焊。采用OM、SEM、EDS、XRD、DSC等检测手段,研究钎料合金以及钎焊接头显微组织、力学性能、焊接性能。结果表明:加入适量的Sn和Cu元素可以改善钎料合金的铸态显微组织,提高组织的均匀性。当Sn元素添加量为12.0wt.%时,钎料合金中树枝晶消失。在Sn元素添加量为12.0wt.%基础上,加入2.0wt.%的Cu元素时,有少量弥散分布的Cu Zn4相生成。继续增加Cu元素添加量,Cu Zn4相变的粗大,呈树枝状分布,增加了组织的不均匀性,消弱了钎料合金的韧性。Sn元素可以使钎料合金的吸热峰向左偏移,降低钎料合金的液固相线温度。当Sn元素添加量为16.0wt.%时,峰值温度降低了22℃。Cu元素对钎料合金的固相线温度影响不大,使液相线温度升高,当Cu元素添加量为4.0wt.%时,钎料合金的固相线和液相线温度分别为325.2℃和383.6℃,液相线温度提高了10℃。Sn和Cu元素都会使钎料合金的液固相温度区间变宽。钎料合金在铝板上的铺展面积随着Sn和Cu元素添加量的增加呈逐渐增加的趋势;在铜板上的铺展面积随着Sn元素添加量的增加先增大后减小,随着Cu元素添加量的增加呈逐渐减小的趋势。当Sn元素添加量为12.0wt.%时,钎料合金在铜母材上的铺展面积为122mm2。Cu元素添加量为4.0wt.%时,钎料合金在铜母材上的铺展面积为91.99mm2。Sn和Cu元素能够细化焊缝中的树枝晶,改善钎料合金与铜母材之间的冶金结合。钎焊接头的抗剪切强度随着Sn和Cu元素添加量的增加呈先增大后减小的趋势。当Sn元素添加量为12.0wt.%时,钎焊接头的抗剪切强度达到最大值,为53MPa,提高了35%。当Cu元素添加量为2.0wt.%时,钎焊接头的抗剪切强度达到最大值,为60.49MPa。钎焊接头的断裂宏观上表现为脆性断裂。当Sn元素添加量为12.0wt.%时,断口局部区域有浅韧窝出现。Sn元素添加量为12.0wt.%的基础上加入2.0wt.%的Cu元素时,断口中出现较多的韧性断裂区域,分布比较均匀,韧窝较深。继续增加Cu元素添加量,断口发生沿晶断裂,断口比较平整。综上所述,在Zn-10Al钎料合金中加入12.0wt.%的Sn元素和2.0wt.%的Cu元素时,钎料合金的综合性能最优。