(1) Характеристики пайки композитов с алюминиевой матрицей включают в себя преимущественно армирование частицами (включая нитевидные кристаллы) и волокнами. В качестве армирующих материалов используются, главным образом, B, CB, SiC и т. д.
При пайке и нагревании композитов с алюминиевой матрицей алюминий в матрице легко реагирует с армирующей фазой, что приводит к быстрой диффузии Si из присадочного металла в основной металл и образованию хрупкого уплотняющего слоя. Из-за большой разницы в коэффициентах линейного расширения между алюминием и армирующей фазой неправильный нагрев при пайке приводит к возникновению термических напряжений на границе раздела, что легко приводит к растрескиванию соединения. Кроме того, смачиваемость между присадочным металлом и армирующей фазой плохая, поэтому поверхность пайки композита должна быть обработана или активирована присадочным металлом, а также, по возможности, следует использовать вакуумную пайку.
(2) Припой и процесс. Композиты с алюминиевой матрицей, армированные частицами B или SiC, можно паять. Обработка поверхности перед сваркой может осуществляться шлифованием наждачной бумагой, очисткой металлической щеткой, щелочной промывкой или химическим никелированием (толщина покрытия 0,05 мм). В качестве присадочного металла используются сплавы S-CD95AG, S-ZN95AL и S-CD83ZN, которые нагреваются мягким кислородно-ацетиленовым пламенем. Кроме того, высокая прочность соединения достигается пайкой скребком припоем S-ZN95AL.
Вакуумная пайка может использоваться для соединения композитных материалов с алюминиевой матрицей, армированных короткими волокнами 6061. Перед пайкой поверхность шлифуется наждачной бумагой зернистостью 800, после чего производится пайка в печи после ультразвуковой очистки в ацетоне. В качестве припоя в основном используется припой Al Si. Для предотвращения диффузии Si в основной металл на паяемую поверхность композитного материала может быть нанесен слой чистой алюминиевой фольги в качестве барьерного слоя или может быть выбран припой b-al64simgbi (11.65i-15mg-0.5bi) с более низкой прочностью пайки. Диапазон температур плавления припоя составляет 554 ~ 572 ℃, температура пайки — 580 ~ 590 ℃, время пайки — 5 минут, прочность соединения на сдвиг превышает 80 МПа.
Для композитов с алюминиевой матрицей, армированных графитовыми частицами, пайка в защитной атмосфере является в настоящее время наиболее успешным методом. Для улучшения смачиваемости необходимо использовать припой Al-Si, содержащий Mg.
Как и при вакуумной пайке алюминия, смачиваемость композитов на основе алюминиевой матрицы можно значительно улучшить путем введения паров магния или отсасывания Ti и добавления определенного количества Mg.
Время публикации: 13 июня 2022 г.