1.2  高强铝合金焊接方法研究现状

1.2.1  高强铝合金的焊接方法

1.2.2  高强铝合金的焊接特点

1.3  铝合金的真空钎焊

真空钎焊作为一种无腐蚀、无污染、质量好、成品率高的钎焊方法受到了前所未有的重视。真空铝钎焊是在真空条件下不使用钎剂钎焊铝零件的一种先进的工艺方法[10]。真空钎焊技术在近20 年来取得了快速的发展, 早在八十年代初对铝合金去膜机理的研究就有了重大的突破。但在军事电子装备中的应用也一直没有得到推广, 其原因是采用熔剂钎焊的各种方法显得更为经济和高效。随着设备制造水平的提高, 质量意识和环保意识的增强以及技改力度的加大, 真空钎焊作为一种无腐蚀、无污染、质量好、成品率高的钎焊方法受到了应有的重视[11]。

1.3.1  真空铝钎焊原理

铝及铝合金的真空钎焊工艺是在真空环境中利用镁作为活化剂进行的一种无钎剂钎焊工艺。真空铝钎焊前将清洗干净装配完毕的被焊工件和夹具静止摆放在真空室中，工件焊缝与母材结合区洁净的表面在常温下就会生长一定厚度的氧化（A1203）。依靠机械泵和扩散泵同时工作，将钎焊炉抽至要求的真空度（10-3Pa以下），然后开始通电加热。由于铝氧化层的热膨胀系数等于铝的1/3，加热时铝及其合金急剧膨胀，使膜破裂，液体钎料由裂开处流人氧化层，把氧化层揭开，并进一步将其挤碎，实现去除表面氧化膜之功能。这就需要较高的真空度、适宜的温度，较小的装配间隙，使金属原子活动能力提高，改善钎料浸润性、利用Si，Mg元素的催化来完成母材表面氧化层的破碎和蒸发。当温度达到低于母材熔点，高于钎料熔点时，熔化的钎料依靠润湿和毛细作用浸入并保持在母材的间隙内，液态钎料填满母材之间的间隙并相互扩散形成钎焊接头。

1.3.2  真空铝钎焊设备

真空钎焊设备主要由真空炉和真空系统组成。真空钎焊炉是在真空气氛中进行钎焊的机电一体化设备，由真空系统和加热系统组成，真空系统用来满足真空钎焊工艺要求的真空度，当真空度达到规定值时，可进行真空钎焊的升温过程；加热系统使零件加热并熔化钎料，完成零件钎焊，此过程由温控仪自动实施调控。加热过程完成后进行冷却，当炉内温度降至出炉温度时出炉，完成零件的钎焊工作。文献综述

1.3.3  铝合金钎焊方法

对于铝和铝合金的焊接，传统的方法主要以熔化焊为主，设备复杂，而且对焊工的技术要求也比较严格。铝钎焊作为铝合金连接的重要方法，具有加热温度低、钎焊件变形小、尺寸精度高、填充金属选择多等优点。钎焊可以焊接不同种类的材料，接头具有较佳的综合性能。亦可连接用其它方法较难连接的材料（如金属与陶瓷）和制造用其它方法无法制造的结构（如液体火箭发动机波纹板夹层结构推力板）。它的生产率很高，一次就能连接多个以及总长度可达数米的钎缝，所以近年来在国际和国内的各种行业得到广泛的应用。钎焊是依靠液态钎料和固态钎料焊金属的间隙并与之形成金属结合而连接金属的一种方法[12]。

1.3.4  Al的钎焊与其他金属的钎焊相比较为困难的主要原因

（1）铝对氧的亲和力很大，很容易产生一层致密的氧化膜。A1的氧化膜化学性质十分稳定、熔点很高，难以去除。氧化膜的存在严重阻碍钎料对母材的润湿，因此去除铝表面的氧化膜是获得高质量钎焊接头的关键[11,13]。

（2）使用硬钎料钎焊时，由于钎料的熔点同铝及铝合金的熔点相差不大，所以必须严格控制钎焊温度。对于一些热处理强化铝合金来讲，还会因钎焊加热而发生过时效或退火等软化等现象使母材性能下降[12,14]。