目前，国内外对铝基复合材料的焊接性研究虽已有一段时间，但焊接研究工作大都还处于实验室阶段，有关的焊接理论和技术关键还很不成熟，真正能在实际生产中应用的焊接工艺并不多见。就焊接方法而言，较多的研究工作主要集中在TIG（Tungsten Inert GasArc Welding）焊、钎焊、摩擦焊、电阻焊、扩散焊和激光焊等方面。本文中拟采用电子束焊接方法，对SiCp/Al复合材料的焊接工艺和焊接机理进行研究，分析不同工艺参数下获得接头的微观组织和力学性能，探讨如何提高接头强度，改善材料焊接性的有效措施，为铝基复合材料在实际生产中的推广应用提供理论和技术支持。

1.2 铝基复合材料焊接特点及主要连接方法

铝基复合材料中基体与增强相之间物理、化学性能相差很大，在较大温度范围内，往往是热力学不稳定的，焊接加热到一定温度后，基体材料中的Al很容易与增强材料SiC发生界面反应，反应产物Al4C3为针状脆性化合物，分布在SiC界面，削弱了增强材料的作用，更为严重的是Al4C3与水反应释放出乙炔，大大降低接头的性能。  

因此，保证铝基复合材料的焊接接头质量的关键是避免和抑制焊接时基体金属和增强相之间的界面反应；另一方面，界面反应还使基体铝合金中的Si含量增加，过量的Si会降低接头的塑形和韧性，恶化接头性能。

增强相SiC熔点高达2690℃，而铝合金基体熔点只有660℃，故熔焊时基体金属熔池中存在大量仍处于固态的增强相，这大大增加了熔池黏度，降低了熔池金属的流动性，不但影响了熔池中的传热和传质过程，还增大气孔、裂纹、未焊透和未熔合等缺陷的敏感性，同时增强相容易产生聚集和偏析。另外，当增强相和基体的线膨胀系数相差较大时，在焊接的加热和冷却过程中会产生很大的内应力而导致界面脱开，容易引起较大的残余应力，降低接头强度。

因此，在铝基复合材料焊接中，一方面要避免增强相的熔化和变形破碎；另一方面还要控制焊接温度，减少和消除基体与增强相的界面反应[16-18]。一般的主要焊接方法有一下几种：

1.2.1 熔焊（TIG,MIG）

    TIG、MIG作为应用范围广、使用成本低的理想焊接方法应用于铝合金焊接,取得了令人满意的焊接质量,但应用于铝基复合材料的焊接结果却很不理想,主要原因如下：

    (1) 大量的增强相存在于熔融液态铝基体中，熔池黏度高，降低熔池金属的流动性，妨碍熔化母材和填充金属的充分混合，易产生夹杂并影响焊缝形成;另外，焊缝金属结晶时如果流动性太差，熔池金属在冷却凝固过程中得不到及时补充，在焊缝处产生气孔。

(2) 增强相与基体之间界面反应生成的A14C3为针状脆性化合物，分布在SiC界面，大大降低接头性能。该反应只能在液态的Al中才能进行，为抑制该反应的进行，从工艺方面考虑要降低熔池过热，适当加快冷却速度以缩短SiC与液态Al的接触时间，采用大坡口以减少SiC进入熔池，即减小熔合比。此外,还可采用富Si的填充材料，从而减少反应量。

(3) 熔池金属在凝固过程中易发生增强相颗粒的偏析，形成部分无增强颗粒的铝合金焊缝区，严重影响接头性能的连续性；

    (4) 复合材料基体与增强相的导热系数、热膨胀系数差异太大，经过强大的焊接热循环后，在基体与增强相界面上产生大量微区残余应力，使接头性能下降，严重时会导致界面脱开。

1.2.2 钎焊

钎焊加热温度低，不涉及基体金属熔化，可减轻基体一增强相界面反应、降低增强相的破坏程度。钎焊一般采用搭接接头，对于连续纤维增强铝基复合材料，实际上是把复合材料的钎焊问题转化为基体材料的钎焊问题;而对于非连续增强铝基复合材料就比较复杂，由于增强相存在，严重阻碍了钎料在母材上的润湿与铺展，同时给钎焊过程中温度控制带来困难;另外，铝基复合材料表面的氧化膜严重影响钎料在母材表面润湿与铺展，成为铝基复合材料钎焊的一大难点。铝基复合材料的钎焊主要存在以下问题:论文网