分數(shù)鑄鋁基復合材料的Al-Cu-Mg-Ti四元活性釬料的制備方法包括以下步驟:
[0069]I)取一定量的Cu塊、Al塊、Mg塊及Al_5Ti合金，再去除Cu塊、Al塊、Mg塊及Α1-5Τ?合金表面的油污及氧化膜，超聲清洗后吹干，然后再熔煉，再自然冷卻至室溫，得鑄錠，其中，熔煉在氬氣的保護下進行，熔煉的具體過程為:先將Cu塊、Al塊及Α1-5??合金放置到坩禍中加熱熔化，保溫后加入Mg塊，再進行保溫；
[0070]2)將步驟I)得到的鑄錠放置到容器內(nèi)，再將容器固定在旋轉的水冷銅輥上，然后再在氬氣的保護下加熱熔化容器內(nèi)的鑄錠，并通過氬氣將熔化后的鑄錠吹出，得高體積分數(shù)鑄鋁基復合材料的Al-Cu-Mg-Ti四元活性釬料，其中，所述高體積分數(shù)鑄鋁基復合材料的Al-Cu-Mg-Ti四元活性釬料中Cu元素的質(zhì)量分數(shù)、Mg元素的質(zhì)量分數(shù)及Ti元素的質(zhì)量分數(shù)分別為35%、18%及8%。
[0071]步驟I)中將Cu塊、Al塊及Α1-5??合金放置到坩禍中加熱至700°C進行熔化，保溫40min后加入Mg塊，然后再進行保溫20min。
[0072]步驟2)中將容器固定在旋轉的水冷銅輥上，然后再在氬氣的保護下加熱至850°C熔化容器內(nèi)的鑄錠。
[0073]步驟3)中旋轉的水冷銅輥的表面的線速度為16.5m/so
[0074]實施例七
[0075]本發(fā)明所述的高體積分數(shù)鑄鋁基復合材料的Al-Cu-Mg-Ti四元活性釬料的制備方法包括以下步驟:
[0076]I)取一定量的Cu塊、Al塊、Mg塊及Α1-5??合金，再去除Cu塊、Al塊、Mg塊及Α1-5Τ?合金表面的油污及氧化膜，超聲清洗后吹干，然后再熔煉，再自然冷卻至室溫，得鑄錠，其中，熔煉在氬氣的保護下進行，熔煉的具體過程為:先將Cu塊、Al塊及Α1-5??合金放置到坩禍中加熱熔化，保溫后加入Mg塊，再進行保溫；
[0077]2)將步驟I)得到的鑄錠放置到容器內(nèi)，再將容器固定在旋轉的水冷銅輥上，然后再在氬氣的保護下加熱熔化容器內(nèi)的鑄錠，并通過氬氣將熔化后的鑄錠吹出，得高體積分數(shù)鑄鋁基復合材料的Al-Cu-Mg-Ti四元活性釬料，其中，所述高體積分數(shù)鑄鋁基復合材料的Al-Cu-Mg-Ti四元活性釬料中Cu元素的質(zhì)量分數(shù)、Mg元素的質(zhì)量分數(shù)及Ti元素的質(zhì)量分數(shù)分別為33%、6%及1%，
[0078]步驟I)中將Cu塊、Al塊及Α1-5??合金放置到坩禍中加熱至900°C進行熔化，保溫20min后加入Mg塊，然后再進行保溫lOmin。
[0079]步驟2)中將容器固定在旋轉的水冷銅輥上，然后再在氬氣的保護下加熱至900°C熔化容器內(nèi)的鑄錠。
[0080]步驟3)中旋轉的水冷銅輥的表面的線速度為8m/s。
[0081]需要說明的是，本發(fā)明制備的高體積分數(shù)鑄鋁基復合材料的Al-Cu-Mg-Ti四元活性釬料的熔化范圍為504°C?518°C。
[0082]以下將通過實驗來測量實施例七制備的高體積分數(shù)鑄鋁基復合材料的Al-Cu-Mg-Ti四元活性釬料的性能，具體如下:
[0083]選用用壓力浸滲制備的70%高體積分數(shù)SiCp/ZL 101鋁基復合材料為復合材料母材，其中復合材料母材的剪切強度為115MPa，高體積分數(shù)鑄鋁基復合材料的Al-Cu-Mg-Ti四元活性釬料的厚度為80 μ m、寬度為10mm，復合材料母材的選用長寬高分別為15mm、15mm及3mm或長寬高分別為7.5mm、7.5mm及3mm兩種，并與現(xiàn)有的Al-Cu-Ti釬料進行對比分析。
[0084]焊接前用砂紙打磨復合材料母材表面，然后在無水乙醇中對復合材料母材進行超聲清洗。焊接接頭形式為搭接，將釬料預置于上下復合材料母材之間，放置于流動Ar氣保護氣氛的鋼套中，從上方施加0.5MPa恒定壓力。采用感應加熱方式加熱鋼套，熱電偶測量鋼套內(nèi)溫度使其達到焊接溫度，保溫30分鐘，焊接溫度選用560°C、580°C以及600°C三個溫度。
[0085]參考圖1 (a)和圖1 (b)，本發(fā)明在600°C時接頭剪切性能大幅度提高，與560°C時接頭剪切強度相比提高近100%，平均值為62MPa，最高強度可達73MPa。而現(xiàn)有的Al-Cu-Ti釬料應用于高體積分數(shù)鋁基復合材料時接頭剪切強度僅為30MPa左右。
[0086]參考圖2 (a)、圖2 (b)、圖2 (C)、圖2 (d)、圖2 (e)及圖2 (f)，可以發(fā)現(xiàn)在三個不同焊接溫度下，本發(fā)明制備的釬料潤濕性都比較理想。但是在560°C下，焊縫中P/Μ界面仍然存在一定數(shù)量的孔隙，M/M界面有部分區(qū)域焊合不致密，當溫度提高到580°C和600°C時，P/M和M/M界面致密性大幅度提高，原始M/M界面完全消失，氧化膜破除非常徹底。這表明本發(fā)明制備的釬料在焊接高體積分數(shù)鋁基復合材料時能夠獲得優(yōu)良致密的釬縫。反觀現(xiàn)有的釬料獲得的接頭焊縫組織，雖然580°C下界面基本致密，但是在560°C下，P/Μ和M/M界面都存在因潤濕性不良而導致的界面間隙；在600°C下，同樣由于潤濕性較差，釬縫金屬無法在焊縫中存留，導致上下母材之間缺少釬縫金屬而形成陶瓷顆粒直接接觸的P/P界面，嚴重損害焊縫性能。
[0087]參考圖3 (a)、圖3 (b)、圖3 (c)及圖3 (d)，P/Μ界面即使在10000倍的高放大倍數(shù)下仍然看不到界面間隙，同時陶瓷顆粒表面形成了一層均勻的過渡層。M/Μ界面同樣十分致密，原始界面已經(jīng)消失，組織均勻一致。高倍數(shù)下的組織與接頭的剪切性能相一致，正是由于本發(fā)明制備的釬料對M/Μ界面和P/Μ界面良好的潤濕性，獲得了致密的界面，大幅提高了接頭的剪切強度。
【主權項】
1.一種高體積分數(shù)鑄銷基復合材料的Al-Cu-Mg-Ti四元活性釬料，其特征在于，由Cu元素、Mg元素、Ti元素及Al元素組成，其中所述高體積分數(shù)鑄鋁基復合材料的Al-Cu-Mg-Ti四元活性釬料中Cu元素的質(zhì)量分數(shù)、Mg元素的質(zhì)量分數(shù)及Ti元素的質(zhì)量分數(shù)分別為(18-40)%、(0.5-10)%及(0.1-10) %，Cu元素及Mg元素均為雙重降恪元素，Ti元素為高溫活性元素。
2.根據(jù)權利要求1所述的高體積分數(shù)鑄鋁基復合材料的Al-Cu-Mg-Ti四元活性釬料，其特征在于，所述高體積分數(shù)鑄銷基復合材料的Al-Cu-Mg-Ti四元活性釬料的恪化范圍為504。。?600。。。
3.一種高體積分數(shù)鑄銷基復合材料的Al-Cu-Mg-Ti四元活性釬料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)取一定量的Cu塊、Al塊、Mg塊及Α1-5??合金，再去除Cu塊、Al塊、Mg塊及Al_5Ti合金表面的油污及氧化膜，超聲清洗后吹干，然后再熔煉，最后自然冷卻至室溫，得鑄錠，其中，熔煉在氬氣的保護下進行，熔煉的具體過程為:先將Cu塊、Al塊及Α1-5??合金放置到坩禍中加熱熔化，保溫后加入Mg塊，再進行保溫； 2)將步驟I)得到的鑄錠放置到容器內(nèi)，再在氬氣的保護下加熱熔化容器內(nèi)的鑄錠，并通過氬氣將熔化后鑄錠的熔體吹出至旋轉水冷銅輥表面，得到高體積分數(shù)鑄鋁基復合材料的Al-Cu-Mg-Ti四元活性釬料，其中，所述高體積分數(shù)鑄鋁基復合材料的Al-Cu-Mg-Ti四元活性釬料中Cu元素的質(zhì)量分數(shù)、Mg元素的質(zhì)量分數(shù)及Ti元素的質(zhì)量分數(shù)分別為(18-40) %、(0.5-20) % 及(0.1-10) % ο
4.根據(jù)權利要求3所述的高體積分數(shù)鑄鋁基復合材料的Al-Cu-Mg-Ti四元活性釬料的制備方法，其特征在于，步驟I)中將Cu塊、Al塊及Α1-5??合金放置到坩禍中加熱至700-900°C進行熔化，保溫20-40min后加入Mg塊，然后再進行保溫10_20min。
5.根據(jù)權利要求3所述的高體積分數(shù)鑄鋁基復合材料的Al-Cu-Mg-Ti四元活性釬料的制備方法，其特征在于，步驟2)中將容器固定在旋轉的水冷銅輥上，然后再在氬氣的保護下加熱至850-900°C熔化容器內(nèi)的鑄錠。
6.根據(jù)權利要求3所述的高體積分數(shù)鑄鋁基復合材料的Al-Cu-Mg-Ti四元活性釬料的制備方法，其特征在于，步驟3)中旋轉的水冷銅輥的表面的線速度為8-16.5m/so
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高體積分數(shù)鑄鋁基復合材料的Al-Cu-Mg-Ti四元活性釬料及其制備方法，所述高體積分數(shù)鑄鋁基復合材料的Al-Cu-Mg-Ti四元活性釬料由Cu元素、Mg元素、Ti元素及Al元素組成，其中，所述高體積分數(shù)鑄鋁基復合材料的Al-Cu-Mg-Ti四元活性釬料中Cu元素的質(zhì)量分數(shù)、Mg元素的質(zhì)量分數(shù)及Ti元素的質(zhì)量分數(shù)分別為(18-40)％、(0.5-10)％及(0.1-10)％。采用該鋁基活性釬料在焊接時可以有效地改善釬料對陶瓷增強相的潤濕性，釬焊接頭的剪切強度高，并且制備方法簡單。
【IPC分類】B23K35-40, B23K35-24
【公開號】CN104646850
【申請?zhí)枴緾N201510011516
【發(fā)明人】張貴鋒, 陳博, 晉敏政
【申請人】西安交通大學
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年1月9日