Регистрация / Вход
Прислать материал

Выбор технологии производства сплавов припоев системы Al-Si-Cu для пайки алюминиевых сплавов с пониженным солидусом

ФИО: Карпова Ж. А.

Направление: Металлургия

Научный руководитель: д.т.н. Пашков Игорь Николаевич

Институт: Институт экотехнологий и инжиниринга

Кафедра: Кафедра Технологии литейных процессов

Академическая группа: ММЛ-13-2

Паяные соединения, выполненные алюминиево-кремниевыми сплавами эвтектического состава, отличаются герметичностью, удовлетворительными механическими свойствами и высокой коррозионной стойкостью. Однако, температура плавления силумина близка к температуре плавления алюминиевых сплавов (в т.ч. высокопрочных). Высокотемпературный нагрев основного материала может понизить его механические свойства или вызвать частичное оплавление паяемого сплава, что недопустимо. Понижение температуры плавления припоев на основе Al-Si в данной работе достигается введением в них меди. В отечественной промышленности используется припой 34А – тройная эвтектика Al-6Si-28Cu. Его температура плавления на 50°C ниже температуры плавления силумина (525 и 577°С соответственно). Паяные соединения, выполненные припоем 34А, имеют низкую коррозионную стойкость. Но это не самый большой недостаток припоя 34А. Главное – он не поддается обработке давлением: не прессуется, не катается. Его можно только отлить. Именно эта особенность ограничивает его применение. Поэтому, цель данной работы, разработка технологичных сплавов припоев системы Al-Si-Cu.

Изначально было рассмотрено 8 сплавов системы Al-Si-Cu. После исследования сплавов на технологичность по стандартной методике определения затекания припоя в вертикальный зазор между двумя трубками (ГОСТ 20485-75. Пайка. Методы определения заполнения зазора припоем), было выбрано 3 сплава. В таблице 1 представлен химический состав, температура ликвидуса и температура пайки отобранных сплавов.

Сплав Содержание компонентов, % (остальное Al) ТL, °C (Thermo-Calc) Тп, °С
Si Cu
2 7 22 531 550
4 8 19 538 570
7 10 13 558 570

Следующим этапом было исследование отобранных сплавов на прессуемость. Все три сплава пропрессовались при температуре 400°С. Параметры прессования: коэффициент вытяжки R=33, скорость прессования Ve=4 м/мин, напряжение течения σт=60 Мпа. Была исследована структура литых и прессованных образцов данных сплавов на СЭМ. Все сплавы находятся вблизи границы двойной эвтектики Al-Si. По фотографиям микроструктур на рисунке 1 видно, что 4 сплав, как и два других, находится в области первичного алюминиевого раствора. Также встречается свободный кремний. В прессованных образцах фазы измельчились и стали более компактными. Сплавы после прессования стали более мягкими, о чем говорят результаты измерения твердости и углов загиба образцов. У 7 сплава после прессования угол загиба доходит до 27°. При этом литой образец не поддается загибу.

Рисунок 1 – Микроструктуры 4 литого (а) и прессованого (б) сплава

Применение обработки давлением для данных сплавов позволяет получить припой в виде технологичных прутков диаметром 3 и 4 мм. Последующей деформации данный материал не подвергается. В связи с этим для изготовления припоя в виде лент для закладных элементов следует рассмотреть возможность воздействия высоких скоростей охлаждения при кристаллизации расплава.