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本文设计了Al-Si-Cu-Ge系合金,并通过普通熔炼及快冷技术制备了合金钎焊料,利用差热分析、光学金相显微分析、扫描电镜及能谱分析、X射线衍射及荧光分析等手段,通过铺展试验、拉伸试验、脆性测定等方法,分别对普通及快冷钎料的熔化温度、微观组织、铺展性能、拉伸性能以及脆韧性能进行了测定和分析。研究结果表明:与Al-9.6Si-20Cu钎料相比,熔化温度大幅降低;Ge的加入使钎料中生成了多种脆性金属间化合物,导致钎料脆性增大,快冷薄带中则只有Al2Cu(θ相)脆性相,但θ相的量较多,薄带比较脆,薄带的晶粒尺寸范围约1~5μm;随Ge含量增加,钎料的铺展面积增大,快冷钎料可以大面积流布。相对Al-9.6Si-20Cu钎料钎焊接头而言,普通钎料钎焊接头抗剪强度降低,但4#(Al-Si-20Cu-10Ge)和5#(Al-Si-20Cu-15Ge)快冷钎料接头的抗剪强度则有所提高,最高达到47MPa。
本文又进一步研究了在180℃、260℃、300℃、400℃、415℃和430℃各温度对4#钎料薄带进行退火处理后薄带的脆性变化,然后结合Al-Cu脱溶转变、晶格畸变、位错运动等对退火后薄带脆性的变化进行了分析,结果表明:退火后钎料脆性明显降低,但相对180℃时,260℃和300℃退火后脆性略有升高,温度提高到400℃左右后又继续下降,这主要是因为退火产物不同造成的,在430℃退火时,钎料薄带的弯曲角可达到180°。
本文在1#普通钎料的基础上,又探索了添加Sn、Ce、La后对钎料熔化温度、铺展性能、微观组织以及对快冷薄带脆性的影响,结果表明:加入Sn等元素后钎料熔化温度变化不大;快冷钎料薄带的韧性得到提高;相对于4#薄带而言,铺展性能有所提高;微观组织变化较大,共晶Si得到变质,先析出Si-Ge相有所减少。其中11#和13#钎料性能相对较优。