0 前言
铝合金因其熔点低、密度小、塑性好等优点在航空航天、汽车、船舶、机械制造及化学工业中大量应用［1］。例如，在电子设备热控制技术中广泛应用的散热冷板多采用铝合金制造［2］。由于铝与氧亲和力较大，在空气中极易与氧形成一层致密的Al2O3薄膜，熔点高达2 050℃，在焊接过程中会阻碍金属之间的良好接触，并容易造成夹渣、气孔等缺陷［3－4］。同时，铝合金的导热系数较大，焊接时产生热裂纹的倾向也较大。因此，传统的熔焊方法不能获得满意的铝合金焊接接头，而扩散焊恰好可以弥补这一不足之处。扩散焊接时，原子中的电子发生迁移和相互作用，形成相应的离子键、金属键或共价键，最终形成牢固的焊接接头［5－8］。鉴于此，采用真空扩散焊接方法实现对铝合金的焊接，讨论焊接工艺参数(包括焊接温度、保温时间和焊接压力)对焊接接头性能的影响，研究铝合金扩散焊工艺与性能之间的关系，为铝合金的扩散焊提供试验指导。
1 试验材料及方法
铝合金扩散焊试验采用的母材为6063，其金相组织主要为α-Al固溶体，如图1所示。固相扩散焊不采用中间层金属，瞬间液相扩散焊采用纯铜作为中间层金属。铜箔的厚度约为25 μm，试验之前进行精细打磨并压平。
根据运行维护费计算方法，桃花山镇农民用水者协会末级渠系年运行维护费为7.16万元，调关镇农民用水者协会和东升镇农民用水者协会的末级渠系年运行费用合计为5.96万元。
扩散焊试验在氩气气氛保护的电阻炉内进行，真空度为6．0×10－1Pa，加热平均升温速度为10℃/min，加热至连接温度后，开始计保温时间，保温至预定时间后，试样随炉冷却至100℃取出。
图1 母材金相组织
在焊接试验之前对铝合金表面及Cu箔片表面进行去氧化皮处理。将母材试样待连接面、中间层箔片表面依次在800号、1 200号、2 000号金相砂纸上打磨，再将其放入盛有丙酮溶液的H66005型超声波清洗仪中清洗，以确保表面平整光洁。
对扩散焊接头进行金相观察和力学性能测试。金相观察试样制备步骤为:沿试样中心线线切割截取微观分析试样镶嵌、600号水砂纸粗磨、1～5号金相砂纸细磨、0．5 μm A12O3粉末抛光腐蚀(腐蚀液配方:1 mL HF，1．5 mL HCl，2．5 mL HNO3，95 mL H2O)。采用MTS－810型万能试验机测试扩散焊接头试样抗拉强度，拉伸试样形状及尺寸如图2所示。
图2 拉伸试件形状和尺寸
2 试验结果及分析
2．1 固相扩散焊6063铝合金
2．1．1 固相扩散焊6063铝合金接头微观形貌
固相扩散焊时待焊材料不发生熔化，故焊接温度不能过度接近材料熔点，而过低的焊接温度又无法驱动元素深度扩散。鉴于铝的熔点为660℃，试验中采用的焊接温度为520℃，540℃和560℃。根据固相扩散焊的特点，其所需保温时间较长，试验采用的保温时间为80 min。此外，固相扩散焊依靠待焊面之间的紧密接触进行，为了使待焊面微区发生可观的塑性变形，所需焊接压力较高。试验采用的焊接压力为8 MPa。
图3为焊接温度520℃，540℃，560℃，保温时间80 min对应的固相扩散焊接头金相组织照片。
图3 不同焊接温度下接头金相组织
从图3a中可以看出，当焊接温度较低时，在接头区域可以观察到黑色焊缝。这是由于扩散焊依赖于界面处的微观塑性流变，原子在扩散迁移驱动力的作用下向界面处扩散，同时由塑性变形带来的晶格畸变、位错、空位等缺陷也在界面处堆积，使得界面处能量增大，促使原子获得更大的扩散驱动力，晶界迁移能力增强。界面处的孔洞由于晶粒的体扩散过程不断减少，原始分界面开始消失。一般情况下，焊接温度越高，供原子扩散所需要的能量越高，从而界面间原子相互扩散的程度越大，而焊接温度较低时，两试件间的原子扩散不充分，同时可能伴有少量未破碎的氧化膜［9－10］，所以焊缝呈现黑色。但因该组金相照片为放大1 000倍后所得，实际上此黑色缝隙非常窄。
建构主义学习理论强调以学生为中心，学生由被动的知识接受者和转变为主动的信息加工和意义建构者，而教师则由知识的传授灌输者转变为学生主动建构意义的帮助促进者，利用情境、协作、会话等要素充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神，最终使学生有效地实现对当前所学知识的意义建构。
随着焊接温度的升高，原子的扩散能量越来越大，扩散得越来越充分，焊缝明显变窄甚至消失在金相显微镜下。从图3b中可以看出，两试件间的结合区域已经难以辨认，而且没有空洞的存在，焊缝区域存在大量的共有晶粒。
当焊接温度进一步升高到560℃时，黑色焊缝重新出现，如图3c所示。这主要源于焊缝区域过热，晶粒过度长大。焊缝附近的晶粒严重粗化，经腐蚀后呈现这种形貌特征。与焊接温度520℃相比，焊接温度560℃时，接头区域宽化明显，这对接头抗拉强度将产生不利影响。
2．1．2 固相扩散焊6063铝合金接头强度
表1为焊接温度520℃，540℃，560℃，保温时间80 min对应的固相扩散焊接头抗拉强度。可以看出焊接温度为540℃时接头的抗拉强度最理想。多组拉伸试验获得的抗拉强度平均值为122 MPa，而同种热处理条件下母材的抗拉强度约为130 MPa，接头连接强度达到了母材强度的94%。
表1 固相扩散焊接头抗拉强度
焊接温度T/℃ 抗拉强度Rm /MPa 520 109 540 122 560 84
2．2 瞬间液相扩散焊6063铝合金
2．2．1 瞬间液相扩散焊6063铝合金接头微观形貌
铜的熔点为1 083℃，与铝的熔点差异很大，两者共晶温度为548℃。鉴于铝合金熔点较低，瞬间液相扩散焊温度调整空间较小，文中选择瞬间液相扩散焊温度变化范围为560～580℃。
扩散焊接时元素的深度扩散及母材溶解、等温凝固和成分均匀化主要在保温阶段进行。文中采用的保温时间范围为30～90 min。
2.6 患者术后健康教育 告之术后前3 d俯卧位的目的及注意事项。勿自行用力翻身，不可搔抓触摸伤口或去除敷料，以免影响伤口愈合。
传统的瞬间液相扩散焊是不考虑焊接压力的。基于铝铜焊接的难度，利用焊接压力去除铝表面氧化膜并控制金属间化合物的形成。由于铝的强度低于铜，且表面有氧化膜，因此焊接压力的设计主要考虑铝母材。试验采用的焊接压力为1 MPa。
“我有个设想，看行不行。”迟恒凑近魏昌龙，压低声音对他：“你立即起动二个项目，前期投入把钱花进去，到时我再提…….”
图4为焊接温度560℃，570℃，580℃对应的瞬间液相扩散焊接头金相组织照片。为了使不同焊接温度下元素扩散程度大致相同，温度越高相应的保温时间越短。该试验中，560℃对应的保温时间为45 min，570℃对应的保温时间为20 min，580℃对应的保温时间为10 min。从图4a中可以看出，焊接温度为560℃时，焊缝区组织较为粗大，晶粒尺寸相对均匀，未见明显的未熔合界面，整体上冶金结合较好。焊接温度为570℃时，接头区域过热，金相组织经腐蚀后明显黑化，说明该区域微观缺陷多，晶界较薄弱。同时，焊缝区域呈明显的铸态组织特征，这将极大地降低接头的强度。焊接温度为580℃时，接头区域过热现象更为严重，母材发生明显软化，焊缝与母材结合界面存在长而直的未充分熔合边界，对应的接头强度也较低。
图4 不同焊接温度下接头金相组织
2．2．2 瞬间液相扩散焊6063铝合金接头强度
当白雪飘零，雪花纷落时，对孕妈妈而言，一年四季中最难熬的时节到了。地处幅员广阔的中华大地，不管是冬日阴冷的南方还是室内外冰火两重天的北方，孕妈妈都会提起十二分的精神，来迎战冬日的考验。保暖、饮食、疾病、出行，相比较其他三个季节，冬日里孕妈妈在各个方面都会感觉有所不便。
表2为焊接温度560℃，570℃，580℃对应的瞬间液相扩散焊接头抗拉强度。可以看出，560℃时获得的试样抗拉强度在这三种焊接温度水平中较为理想。然而值得注意的是，随着焊接温度的升高，接头的强度下降得较为明显。上述结果也证明了，对于6063铝合金/铜中间层的瞬间液相扩散焊，可以采用的焊接温度范围较窄，560℃是较为理想的焊接温度。
表2 瞬间液相扩散焊接头抗拉强度
焊接温度T/℃ 抗拉强度Rm /MPa 560 108 570 45 580 34
3 结论
(1)利用当前焊接参数连接同种6063铝合金材料的情况下，固相扩散焊相比瞬间液相扩散焊能够获得更为良好的接头性能。
(2)在焊接温度540℃、焊接压力8 MPa、保温80 min时，固相扩散焊接头抗拉强度为122 MPa，达到同种热处理条件下母材抗拉强度(130 MPa)的94%。
建立营养管理制度，组建了决策层、实施层、保障层的三阶梯营养管理架构。科主任及护士长担任决策层，主要承担科室之间的沟通协调工作；科室医生及护理人员组成实施层，在患者入院24小时内完成营养风险的筛查；膳食营养、康复科及护理部的人员组成保障层。
参考文献
［1］ 赵丽敏，刘黎明，徐荣亚，等．镁合金与铝合金的夹层扩撒焊连接［J］．焊接学报，，28(10):9－12．
［2］ 杨鑫鑫，侯凯．高效散热窄通道铝合金冷板扩散焊接及成型技术研究［J］．制导与引信，，37(1):49－52．
［3］ 颜景润，任玉灿，吴伟静，等．扩散焊工艺对7075铝合金焊接接头性能的影响［J］．热加工工艺，，43(9):219－223．
［4］ Meengam C，Dunyakul Y，Maunkhaw D，et al．Transient liquid phase bonding of semi-solid metal 7075 aluminum alloy using ZA27 zinc alloy interlayer［J］．Metals，，8(8):1－13．
［5］ 陈思杰，李报，邢增为，等．连接温度对Q235/7075铝合金TLP扩散连接接头组织和性能的影响［J］．热加工工艺，，45(11):68－70，75．
［6］ 刘鹏，李亚江，王娟．Mg/Al异种材料扩散焊界面组织结构及力学性能［J］．焊接学报，，28(6):45－49．
［］［］
［7］ Sun Q Z，Wang H B，Yang C．Microstructure and properties of the Al-27Si/Cu/Al-50Si joint brazed by the partial transient liquid phase bonding［J］．Metallurgical and Materials Transactions B，，49B:933－938．
［8］ Li Z W，Xu Z W，Zhu D W，et al．Control of Mg2Sn formation through ultrasonic-assisted transient liquid phase bonding of Mg to Al［J］．Journal of Amterials Processing Technology，，255:524－529．
［9］ 刘鹏，李亚江，王娟，等．Mg/Al异种材料真空扩散焊界面区域的显微组织［J］．焊接学报，，25(5):5－8．
［10］ Wei Y N，Sun F，Tan S Y，et al．Study on microstructure and performance of transient liquid phase bonding of Cu/Al with Al-based interlayers［J］．Vacuum，，154:18－24．
如果觉得《扩散焊工艺对6063铝合金焊接接头性能的影响》对你有帮助，请点赞、收藏，并留下你的观点哦！
