阅读说明：本技术 粉末冶金铝合金焊接用铝合金焊料及其制备方法 (Aluminum alloy welding material for powder metallurgy aluminum alloy welding and preparation method thereof ) 是由 王学刚 袁兴栋 于 2019-09-04 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于粉末冶金铝合金焊接的铝合金焊料及其制备方法,其重量百分比组成为：铝80%~90%,硅5%~11%,铜2.1%~8.5%,镁1%~3.5%,钽0.05%~0.12%。本发明的铝合金焊料可以消除粉末冶金铝合金焊接接头区的孔洞,形成连续均匀的接头,接头抗拉强度达到母材水平,可以广泛应用于各类粉末冶金铝合金制品的焊接。(The invention discloses an aluminum alloy welding material for welding powder metallurgy aluminum alloy and a preparation method thereof, wherein the aluminum alloy welding material comprises the following components in percentage by weight: 80-90% of aluminum, 5-11% of silicon, 2.1-8.5% of copper, 1-3.5% of magnesium and 0.05-0.12% of tantalum. The aluminum alloy welding material can eliminate holes in a welding joint area of powder metallurgy aluminum alloy, form continuous and uniform joints, and can be widely applied to welding of various powder metallurgy aluminum alloy products, and the tensile strength of the joints reaches the level of a base metal.)

粉末冶金铝合金焊接用铝合金焊料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种焊料，特别涉及一种适合于粉末冶金铝合金焊接的焊料及其制备方法。

背景技术

粉末冶金铝合金由于材料组织均匀，无宏观偏析，并且可一次成型等优点在汽车工业、航空航天逐渐替代铸锻型铝合金。但是，粉末冶金铝合金烧结后的固有孔洞缺陷使其焊接性远远低于铸锻型铝合金，一方面，孔洞改变了烧结体的热导性、热膨胀系数和淬硬性，使得焊缝、热影响区和母材都有可能产生裂纹；另一方面，孔洞会吸附杂质和氧化物，不仅导致焊接不稳定，而且易形成凝固裂纹和层状撕裂。这就限制了粉末冶金铝合金复杂形状构件和大型构件的制造与应用。

中国专利 CN1274458C公开了一种液相扩散焊铝基中间层合金，铝基中间层合金的组成为铝 60%~95%，硅 0.5%~10%，铜 0.5%~35%，镁0.5%~10%，镓 0.001%~1%，稀土0.001%~0.1%。稀土元素为镧、铈、钕中的至少一种。该焊料可以在低于铝熔点温度下实现铸锻型铝及铝合金的焊接，接头抗拉强度达到母材水平，弯曲塑性达到焊接标准要求。但该焊料用于粉末冶金铝合金焊接时，虽然能够避免焊接裂纹，但是接头区存在孔洞，降低焊接强度，接头抗拉强度低于母材水平。而且，采用急冷法制备的铝基中间层合金箔带，脆性大，实际应用很不方便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够消除接头孔洞，形成连续均匀接头的粉末冶金铝合金焊接用铝合金焊料及其制备方法，接头抗拉强度达到母材水平。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

粉末冶金铝合金焊接用铝合金焊料，其重量百分比组成为：铝80%~90%，硅 5%~11%，铜2.1%~8.5%，镁 1%~3.5%，钽 0.05%~0.12%。

所述的粉末冶金铝合金焊接用铝合金焊料，其重量百分比组成为：铝82%，硅 7%，铜 8.5%，镁 2. 4%，钽 0.1%。

所述的粉末冶金铝合金焊接用铝合金焊料，其重量百分比组成为：铝 88%，硅 8%，铜 2.1%，镁 1.84%，钽 0.06%。

所述的粉末冶金铝合金焊接用铝合金焊料，其厚度为80mm ~150mm。

所述的粉末冶金铝合金焊接用铝合金焊料，其制备方法是将各组分按规定的重量百分比称取粉末，将粉末充分混合后压制成粉坯体，然后在氮气保护下把烧结成型，最后采用热滚压工艺将烧结体制成铝合金箔带。

本发明的铝合金焊料采用与粉末冶金铝合金相同的基体元素铝，消除了粉末冶金铝合金焊接时的异质界面，避免了接头区成分和组织的不连续，提高了粉末冶金铝合金与铝合金焊料的结合力。铝合金焊料中的硅、铜元素具有在铝中快速扩散能力，可以填充粉末冶金铝合金中的固有孔洞缺陷。铝合金焊料中的镁可以破除粉末冶金铝合金表面氧化膜，促进其他元素的扩散。铝合金焊料中的钽既能细化晶粒，又能促进硅、铜元素扩散，一方面可以消除接头区的孔洞，另一方面可以提高铝合金焊料的热滚压塑性变形能力，获得韧性好的铝合金箔带。

与现有技术相比，本发明的铝合金焊料可以有效消除接头区的孔洞，形成连续均匀的接头，接头抗拉强度达到母材水平，可以广泛应用于各类粉末冶金铝合金制品的焊接。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例进一步说明。

实施例1

粉末冶金铝合金焊接用铝合金焊料，其重量百分比为：铝80%，硅 11%，铜 5.5%，镁3.38%，钽 0.12%。将各组分金属粉末按百分比称重后混合，采用200MPa压力压制成粉坯体，然后在充氮气环境下560℃温度下保温20min烧结成型，利用热滚压设备在350℃进行多道滚压，获得厚度为80mm的铝合金箔带焊料。

在粉末冶金铝合金烧结体焊接面之间放置80mm厚度的所述粉末冶金铝合金焊接用铝合金焊料，将待焊接面在5MPa压力下压接，加热至590℃保温2分钟，完成粉末冶金铝合金的焊接。利用万能试验机进行粉末冶金铝合金接头的拉伸测试，接头抗拉强度为245MPa，达到母材的抗拉强度（240MPa）。

实施例2

粉末冶金铝合金焊接用铝合金焊料，其重量百分比为：铝82%，硅 7%，铜 8.5%，镁2.4%，钽 0.1%。

将各组分金属粉末按百分比称重后混合，采用200MPa压力压制成粉坯体，然后在充氮气环境下560℃温度下保温20min烧结成型，利用热滚压设备在350℃进行多道滚压，获得厚度为120mm的铝合金箔带焊料。

在粉末冶金铝合金烧结体焊接面之间放置80mm厚度的所述粉末冶金铝合金焊接用铝合金焊料，将待焊接面在5MPa压力下压接，加热至590℃保温2分钟，完成粉末冶金铝合金的焊接。利用万能试验机进行粉末冶金铝合金接头的拉伸测试，接头抗拉强度为250MPa，达到母材的抗拉强度（240MPa）。

实施例3

粉末冶金铝合金焊接用铝合金焊料，其重量百分比为：铝84%，硅 6%，铜 6.4%，镁3.5%，钽 0.1%。

将各组分金属粉末按百分比称重后混合，采用200MPa压力压制成粉坯体，然后在充氮气环境下560℃温度下保温20min烧结成型，利用热滚压设备在350℃进行多道滚压，获得厚度为100mm的铝合金箔带焊料。

在粉末冶金铝合金烧结体焊接面之间放置80mm厚度的所述粉末冶金铝合金焊接用铝合金焊料，将待焊接面在5MPa压力下压接，加热至590℃保温2分钟，完成粉末冶金铝合金的焊接。利用万能试验机进行粉末冶金铝合金接头的拉伸测试，接头抗拉强度为240MPa，达到母材的抗拉强度（240MPa）。

实施例4

粉末冶金铝合金焊接用铝合金焊料，其重量百分比为：铝86%，硅 10%，铜 2.7%，镁1.22%，钽 0.08%。

将各组分金属粉末按百分比称重后混合，采用200MPa压力压制成粉坯体，然后在充氮气环境下560℃温度下保温20min烧结成型，利用热滚压设备在350℃进行多道滚压，获得厚度为90mm的铝合金箔带焊料。

在粉末冶金铝合金烧结体焊接面之间放置80mm厚度的所述粉末冶金铝合金焊接用铝合金焊料，将待焊接面在5MPa压力下压接，加热至590℃保温2分钟，完成粉末冶金铝合金的焊接。利用万能试验机进行粉末冶金铝合金接头的拉伸测试，接头抗拉强度为248MPa，达到母材的抗拉强度（240MPa）。

实施例5

粉末冶金铝合金焊接用铝合金焊料，其重量百分比为：铝88%，硅 8%，铜 2.1%，镁1.84%，钽 0.06%。

将各组分金属粉末按百分比称重后混合，采用200MPa压力压制成粉坯体，然后在充氮气环境下560℃温度下保温20min烧结成型，利用热滚压设备在350℃进行多道滚压，获得厚度为130mm的铝合金箔带焊料。

在粉末冶金铝合金烧结体焊接面之间放置80mm厚度的所述粉末冶金铝合金焊接用铝合金焊料，将待焊接面在5MPa压力下压接，加热至590℃保温2分钟，完成粉末冶金铝合金的焊接。利用万能试验机进行粉末冶金铝合金接头的拉伸测试，接头抗拉强度为260MPa，达到母材的抗拉强度（240MPa）。

实施例6

粉末冶金铝合金焊接用铝合金焊料，其重量百分比为：铝90%，硅 5%，铜 3.95%，镁 1%，钽 0.05%。

将各组分金属粉末按百分比称重后混合，采用200MPa压力压制成粉坯体，然后在充氮气环境下560℃温度下保温20min烧结成型，利用热滚压设备在350℃进行多道滚压，获得厚度为150mm的铝合金箔带焊料。

在粉末冶金铝合金烧结体焊接面之间放置80mm厚度的所述粉末冶金铝合金焊接用铝合金焊料，将待焊接面在5MPa压力下压接，加热至590℃保温2分钟，完成粉末冶金铝合金的焊接。利用万能试验机进行粉末冶金铝合金接头的拉伸测试，接头抗拉强度为256MPa，达到母材的抗拉强度（240MPa）。