SiC增强铝基复合材料半固态焊的优化方法

这种方法是把母材加热到固-液两相共存状态，保温适当时间后，施加一定的冲击力，利用母材的变形成形特性得到焊接接头。图1-82为半固态焊装置示意图，是在氩气保护下进行焊接。不同温度下保温5min试样的变形程度（压痕深度）如图1-83所示。温度低于610℃和高于640℃都不适于半固态焊，因为前者材料仍然处于固态，后者材料已经熔化。另外，610℃变形太小，630℃变形又太大。因此620℃左右是半固态焊的合适温度。

图1-82 半固态焊装置示意图

图1-83 变形程度与温度的关系

半固态焊的机理是使材料处于局部的熔化状态，由于表面张力、液相流动的作用，使得基体中的颗粒发生团聚现象，从而在压力作用下实现焊接连接。半固态焊是直接焊接，接头界面存在三种形式：基体金属-基体金属（M-M）；基体金属-增强相（M-P）；增强相-增强相（P-P），如图1-84所示。母材基体金属之间的结合比较容易，这也是焊缝中结合较好的部分，就如同铝的焊接一样；在母材基体金属与增强相颗粒之间接触时，就需要母材基体金属发生熔化，以便将增强相颗粒包围起来凝固后获得与复合材料相同的组织；如果是在增强相颗粒之间接触，其结合相当于母材中增强相的集聚，强度降低。适当的提高焊接温度，使得产生的液态金属增加，同时适当提高冲击力，以增加液态金属流入两个增强相颗粒之间，形成液态金属包围增强相颗粒，从而隔开两个增强相颗粒，就形成了母材基体金属与增强相颗粒之间接触的形态，改善了焊接接头的质量。(www.xing528.com)

半固态焊的焊接热影响区较小，主要是母材没有完全熔化，加热温度比较低，以及界面反应难以进行，形成Al₄C₃脆性组织较少，或Al₄C₃脆性组织被抑制。

SiC_p/6061Al半固态焊的焊接参数是：焊接温度620℃，保温时间5min，冲击力20N。由于加热温度比较低，因此没有发现Al₄C₃（固）脆性组织。

图1-84 复合材料半固态焊的焊接示意图