一种Al基非晶/纳米晶复合钎料及其制备方法
一种Al基非晶/纳米晶复合钎料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种Al基非晶/纳米晶复合钎料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]从上世纪80年代末90年代初，纳米技术在世界兴起，人们利用纳米的小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，在许多领域引起了一场产业革命，同时也引起了焊接工作者的关注。对于焊接来说，主要利用纳米的小尺寸效应和表面与界面效应。从2000年开始，国外出现了在焊丝表面喷涂纳米T12涂层以代替传统镀铜焊丝的新技术；2007年，有人提出利用纳米材料特殊的表面效应和小尺寸效应等性能，在焊条、焊接保护、热喷涂及焊剂中应用纳米材料和纳米技术的可能。目前纳米焊接研宄多侧重于微电子连接、焊丝表面涂覆纳米层、纳米烧结焊剂、无铅纳米焊膏等方面，却无人研宄纳米钎焊技术，更无人问津高体积分数颗粒增强铝基复合材料的纳米钎接研宄。但现有箔装钎料存在润湿难、熔点高的问题，同时粉末钎料在进行焊接装配时，通常需要配置粘结剂，或者使用酒精丙酮等易挥发的化学药品将其制成糊状，涂抹在被焊材料的表面，这就导致了夹装困难，由于是手工涂抹，均匀性(也就是在被焊表面涂抹的厚度)更无法保证，而在后续的焊接过程中，焊件如果移动或者滑动，其涂抹在其中的钎料更容易发生偏移，其均匀性非常难保证。
【发明内容】
[0003]本发明是要解决现有箔装钎料润湿难、熔点高以及粉状钎料的夹装难、均匀性差的问题，而提供一种Al基非晶/纳米晶复合钎料及其制备方法。
[0004]一种Al基非晶/纳米晶复合钎料，所述Al基非晶/纳米晶复合钎料中Al元素、Cu元素和Ti元素的原子百分比依次为(70?77):20: (3?10);所述Al基非晶/纳米晶复合钎料为非晶/纳米晶复合结构，其中非晶体积分数为20%?35%，纳米晶体积分数为65%?80%。
[0005]一种Al基非晶/纳米晶复合钎料的制备方法是按以下步骤完成的:
[0006]一、将Al、Cu和Ti按原子百分比依次为(70?77):20: (3?10)混合，得到混合物；所述Al的纯度为99.99%，Cu的纯度为99.99%, Ti的纯度为99.99% ；
[0007]二、将混合物放入真空电弧炉中，在真空度为0.013Pa、电压为380V、电流为55A?65A的条件下进行双面熔炼，得到纽扣状钎料；
[0008]三、将纽扣状钎料夹碎，然后装入管口口径为1mm的管子中，在真空度为0.015Pa、铜辊转速为950转/秒?1050转/秒、管子的管口距铜辊高度为0.5mm?0.8mm、加热电压380V和电流为20A?40A的条件下进行用带，得到厚度为0.08mm?0.15mm的箔装带材，即为Al基非晶/纳米晶复合钎料。
[0009]本发明的有益效果:一、本发明通过单辊法快速凝固制备的Al基非晶/纳米晶复合钎料具有以下优点:①随着纳米微粒粒径的减小，比表面积增大、表面原子数增多，表面原子配位不饱和性导致大量的悬键和不饱和键，致使纳米微粒化学活性增强，从而提高钎焊过程润湿性；②由于粒径减小到纳米级，作为原子快速扩散通道的晶界增多，原子在纳米结构内的扩散速率将会大大提高；③由于表面原子存在振动弛豫，即振幅增大，频率减少，当振幅达到晶格常数的10%?20%时，结晶体便开始熔化，使纳米晶粒的熔点远低于块状本体，本发明的钎料的温度相对于常规微晶钎料的熔点低了将近30度，从而可以在较低的温度下实现钎接。因此本发明不但可以增强钎料在复合材料表面的润湿性，还可以在降低钎焊温度的同时增加原子的扩散能力，有利于在钎缝中形成互溶、共晶、渗间和适当数量的金属间化合物，从而大大提高钎缝的致密性和接头强度。同时本发明得到的是箔装钎料，由于是一片条带型的钎料的加入，故解决了粉状钎料夹装难、均匀性差的问题。
【附图说明】
[0010]图1为实施例一步骤二得到的纽扣状钎料的组织形貌图；
[0011]图2为实施例二步骤二得到的纽扣状钎料的组织形貌图；
[0012]图3为实施例三步骤二得到的纽扣状钎料的组织形貌图；
[0013]图4为实施例四步骤二得到的纽扣状钎料的组织形貌图；
[0014]图5为实施例一得到的Al基非晶/纳米晶复合钎料的组织形貌图；
[0015]图6为实施例二得到的Al基非晶/纳米晶复合钎料的组织形貌图；
[0016]图7为实施例三得到的Al基非晶/纳米晶复合钎料的组织形貌图；
[0017]图8为实施例四得到的Al基非晶/纳米晶复合钎料的组织形貌图；
[0018]图9为实施例一得到的Al基非晶/纳米晶复合钎料的XRD衍射图；
[0019]图10为实施例二得到的Al基非晶/纳米晶复合钎料的XRD衍射图；
[0020]图11为实施例三得到的Al基非晶/纳米晶复合钎料的XRD衍射图；
[0021]图12为实施例四得到的Al基非晶/纳米晶复合钎料的XRD衍射图。
【具体实施方式】
[0022]【具体实施方式】一:本实施方式一种Al基非晶/纳米晶复合钎料，所述Al基非晶/纳米晶复合钎料中Al元素、Cu元素和Ti元素的原子百分比依次为(70?77):20: (3?10);所述Al基非晶/纳米晶复合钎料为非晶/纳米晶复合结构，其中非晶体积分数为20 %?35 %，纳米晶体积分数为65 %?80 %。
[0023]本实施方式通过单辊法快速凝固制备的Al基非晶/纳米晶复合钎料具有以下优点:①随着纳米微粒粒径的减小，比表面积增大、表面原子数增多，表面原子配位不饱和性导致大量的悬键和不饱和键，致使纳米微粒化学活性增强，从而提高钎焊过程润湿性；②由于粒径减小到纳米级，作为原子快速扩散通道的晶界增多，原子在纳米结构内的扩散速率将会大大提高；③由于表面原子存在振动弛豫，即振幅增大，频率减少，当振幅达到晶格常数的10%?20%时，结晶体便开始熔化，使纳米晶粒的熔点远低于块状本体，本实施方式的钎料的温度相对于常规微晶钎料的熔点低了将近30度，从而可以在较低的温度下实现钎接。因此本实施方式不但可以增强钎料在复合材料表面的润湿性，还可以在降低钎焊温度的同时增加原子的扩散能力，有利于在钎缝中形成互溶、共晶、渗间和适当数量的金属间化合物，从而大大提高钎缝的致密性和接头强度。同时本实施方式得到的是箔装钎料，由于是一片条带型的钎料的加入，故解决了粉状钎料夹装难、均匀性差的问题。
[0024]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:所述Al基非晶/纳米晶复合钎料中Al元素、Cu元素和Ti元素的原子百分比依次为75:20:5。其它与【具体实施方式】一相同。
[0025]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是:所述Al基非晶/纳米晶复合钎料中Al元素、Cu元素和Ti元素的原子百分比依次为72:20:8。其它与【具体实施方式】一或二相同。
[0026]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是:其中非晶体积分数为25%，纳米晶体积分数为75%。其它与【具体实施方式】一至三之一相同。
[0027]【具体实施方式】五:本实施方式一种Al基非晶/纳米晶复合钎料的制备方法是按以下步骤完成的:
[0028]一、将Al、Cu和Ti按原子百分比依次为(70?77):20: (3?10)混合，得到混合物；所述Al的纯度为99.99%，Cu的纯度为99.99%, Ti的纯度为99.99% ；
[0029]二、将混合物放入真空电弧炉中，在真空度为0.013Pa、电压为380V、电流为55A?65A的条件下进行双面熔炼，得到纽扣状钎料；
[0030]三、将纽扣状钎料夹碎，然后装入管口口径为1mm的管子中，在真空度为0.015Pa、铜辊转速为950转/秒?1050转/秒、管子的管口距铜辊高度为0.5mm?0.8mm、加热电 压380V和电流为20A?40A的条件下进行用带，得到厚度为0.08mm?0.15mm的箔装带材，即为Al基非晶/纳米晶复合钎料。
[0031]本实施方式所述双面熔炼是对混合物的上表面进行熔炼后，将其翻转，对下表面也进行熔炼，已确定其熔化均匀没有夹杂和未熔。
[0032]本实施方式通过单辊法快速凝固制备的Al基非晶/纳米晶复合钎料具有以下优点:①随着纳米微粒粒径的减小，比表面积增大、表面原子数增多，表面原子配位不饱和性导致大量的悬键和不饱和键，致使纳米微粒化学活性增强，从而提高钎焊过程润湿性；②由于粒径减小到纳米级，作为原子快速扩散通道的晶界增多，原子在纳米结构内的扩散速率将会大大提高；③由于表面原子存在振动弛豫，即振幅增大，频率减少，当振幅达到晶格常数的10%?20%时，结晶体便开始熔化，使纳米晶粒的熔点远低于块状本体，本实施方式的钎料的温度相对于常规微晶钎料的熔点低了将近30度，从而可以在较低的温度下实现钎接。因此本实施方式不但可以增强钎料在复合材料表面的润湿性，还可以在降低钎焊温度的同时增加原子的扩散能力，有利于在钎缝中形成互溶、共晶、渗间和适当数量的金属间化合物，从而大大提高钎缝的致密性和接头强度。同时本实施方式得到的是箔装钎料，由于是一片条带型的钎料的加入，故解决了粉状钎料夹装难、均匀性差的问题。
[0033]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】五不同的是:步骤一中将Al、Cu和Ti按原子百分比依次为75:20:5混合。其它与【具体实施方式】一相同。
[0034]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】五或六不同的是:步骤一中将Al、Cu和Ti按原子百分比依次为72:20:8混合。其它与【具体实施方式】五或六相同。
[0035]通过以下实施例验证本发明的有益效果:
[0036]实施例一:一种Al基非晶/纳米晶复合钎料的制备方法是按以下步骤完成的:
[0037]一、将Al、Cu和Ti按原子百分比依次为77:20:3混合，得到混合物；所述Al的纯度为99.99%, Cu的纯度为99.99%, Ti的纯度为99.99% ；
[0038]二、将混合物放入真空电弧炉中，在真空度为0.013Pa、电压为380V、电流为55A?65A的条件下进行双面熔炼，得到纽扣状钎料；
[0039]三、将纽扣状钎料夹碎，然后装入管口口径为1mm的管子中，在真空度为
0.015Pa、铜辊转速为950转/秒?1050转/秒、管子的管口距铜辊高度为0.5mm?0.8mm、加热电压380V和电流为20A?40A的条件下进行用带，得到厚度为0.08mm?0.15mm的箔装带材，即为Al基非晶/纳米晶复合钎料。
[0040]实施例二:本实施例与实施例一不同之处在于:步骤一中将Al、Cu和Ti按原子百分比依次为75:20:5混合。其他与实施例一相同。
[0041]实施例三:本实施例与实施例一或二不同之处在于:步骤一中将Al、Cu和Ti按原子百分比依次为72:20:8混合。其他与实施例一或二相同。
[0042]实施例四:本实施例与实施例一至三不同之处在于:步骤一中将Al、Cu和Ti按原子百分比依次为70:20:10混合。其他与实施例一至三相同。
[0043]图1为实施例一步骤二得到的纽扣状钎料的组织形貌图；图2为实施例二步骤二得到的纽扣状钎料的组织形貌图；图3为实施例三步骤二得到的纽扣状钎料的组织形貌图；图4为实施例四步骤二得到的纽扣状钎料的组织形貌图；图5为实施例一得到的Al基非晶/纳米晶复合钎料的组织形貌图；图6为实施例二得到的Al基非晶/纳米晶复合钎料的组织形貌图；图7为实施例三得到的Al基非晶/纳米晶复合钎料的组织形貌图；图8为实施例四得到的Al基非晶/纳米晶复合钎料的组织形貌图；从图1?图4可以看出纽扣状钎料的金相组织颗粒较大，基本上都在20?80微米之间，有的甚至超过了 100微米；而从图5?图8可以看出经过甩带的钎料组织颗粒小了许多，基本上在50?100纳米之间，图7中小颗粒为纳米颗粒，下面的板条状为非晶组织。
[0044]图9为实施例一得到的Al基非晶/纳米晶复合钎料的XRD衍射图；图10为实施例二得到的Al基非晶/纳米晶复合钎料的XRD衍射图；图11为实施例三得到的Al基非晶/纳米晶复合钎料的XRD衍射图；图12为实施例四得到的Al基非晶/纳米晶复合钎料的XRD衍射图；从图9?图12可以证明本发明制备的Al基非晶/纳米晶复合钎料具有非晶峰。
[0045]本发明的一种Al基非晶/纳米晶复合钎料作为钎料用于铝合金和铝基复合材料的钎焊上。特别是高体积分数碳化硅颗粒增强铝基复合材料的激光钎焊上。
[0046]具体步骤如下:
[0047]将Al基非晶/纳米晶复合钎料夹在上下两块复合材料之间，进行激光辐照，使其熔化。
【主权项】
1.一种Al基非晶/纳米晶复合钎料，其特征在于所述Al基非晶/纳米晶复合钎料中Al元素、Cu元素和Ti元素的原子百分比依次为(70?77):20:(3 - 10);所述Al基非晶/纳米晶复合钎料为非晶/纳米晶复合结构，其中非晶体积分数为20%?35%，纳米晶体积分数为65%?80%。2.根据权利要求1所述的一种Al基非晶/纳米晶复合钎料，其特征在于所述Al基非晶/纳米晶复合钎料中Al元素、Cu元素和Ti元素的原子百分比依次为75:20:5。3.根据权利要求1所述的一种Al基非晶/纳米晶复合钎料，其特征在于所述Al基非晶/纳米晶复合钎料中Al元素、Cu元素和Ti元素的原子百分比依次为72:20:8。4.根据权利要求1所述的一种Al基非晶/纳米晶复合钎料，其特征在于其中非晶体积分数为25 %，纳米晶体积分数为75 %。5.如权利要求1所述的一种Al基非晶/纳米晶复合钎料的制备方法，其特征在于Al基非晶/纳米晶复合钎料的制备方法是按以下步骤完成的: 一、将Al、Cu和Ti按原子百分比依次为(70?77):20: (3?10)混合，得到混合物；所述Al的纯度为99.99%, Cu的纯度为99.99%, Ti的纯度为99.99% ； 二、将混合物放入真空电弧炉中，在真空度为0.013Pa、电压为380V、电流为55A?65A的条件下进行双面熔炼，得到纽扣状钎料； 三、将纽扣状钎料夹碎，然后装入管口口径为1mm的管子中，在真空度为0.015Pa、铜棍转速为950转/秒?1050转/秒、管子的管口距铜棍高度为0.5mm?0.8mm、加热电压380V和电流为20A?40A的条件下进行用带，得到厚度为0.08mm?0.15mm的箔装带材，即为Al基非晶/纳米晶复合钎料。6.根据权利要求5所述的一种Al基非晶/纳米晶复合钎料的制备方法，其特征在于步骤一中将Al、Cu和Ti按原子百分比依次为75:20:5混合。7.根据权利要求5所述的一种Al基非晶/纳米晶复合钎料的制备方法，其特征在于步骤一中将Al、Cu和Ti按原子百分比依次为72:20:8混合。
【专利摘要】一种Al基非晶/纳米晶复合钎料及其制备方法，本发明涉及一种Al基非晶/纳米晶复合钎料及其制备方法。本发明是要解决现有箔装钎料润湿难、熔点高以及粉状钎料的夹装难、均匀性差的问题。Al基非晶/纳米晶复合钎料中Al元素、Cu元素和Ti元素的原子百分比依次为(70～77):20:(3～10)。方法：熔炼合金，再采用单辊法快速凝固制得厚度为0.08～0.15mm的箔装带材。本发明主要用于铝合金和铝基复合材料的钎焊上。
【IPC分类】B23K35/28, B23K35/40
【公开号】CN104889610
【申请号】CN201510369705
【发明人】程东锋, 牛济泰, 陶星空, 高增, 王鹏
【申请人】河南理工大学, 河南晶泰航空航天高新材料科技有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月26日
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种Al基非晶/纳米晶复合钎料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]从上世纪80年代末90年代初，纳米技术在世界兴起，人们利用纳米的小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，在许多领域引起了一场产业革命，同时也引起了焊接工作者的关注。对于焊接来说，主要利用纳米的小尺寸效应和表面与界面效应。从2000年开始，国外出现了在焊丝表面喷涂纳米T12涂层以代替传统镀铜焊丝的新技术；2007年，有人提出利用纳米材料特殊的表面效应和小尺寸效应等性能，在焊条、焊接保护、热喷涂及焊剂中应用纳米材料和纳米技术的可能。目前纳米焊接研宄多侧重于微电子连接、焊丝表面涂覆纳米层、纳米烧结焊剂、无铅纳米焊膏等方面，却无人研宄纳米钎焊技术，更无人问津高体积分数颗粒增强铝基复合材料的纳米钎接研宄。但现有箔装钎料存在润湿难、熔点高的问题，同时粉末钎料在进行焊接装配时，通常需要配置粘结剂，或者使用酒精丙酮等易挥发的化学药品将其制成糊状，涂抹在被焊材料的表面，这就导致了夹装困难，由于是手工涂抹，均匀性(也就是在被焊表面涂抹的厚度)更无法保证，而在后续的焊接过程中，焊件如果移动或者滑动，其涂抹在其中的钎料更容易发生偏移，其均匀性非常难保证。
【发明内容】
[0003]本发明是要解决现有箔装钎料润湿难、熔点高以及粉状钎料的夹装难、均匀性差的问题，而提供一种Al基非晶/纳米晶复合钎料及其制备方法。
[0004]一种Al基非晶/纳米晶复合钎料，所述Al基非晶/纳米晶复合钎料中Al元素、Cu元素和Ti元素的原子百分比依次为(70?77):20: (3?10);所述Al基非晶/纳米晶复合钎料为非晶/纳米晶复合结构，其中非晶体积分数为20%?35%，纳米晶体积分数为65%?80%。
[0005]一种Al基非晶/纳米晶复合钎料的制备方法是按以下步骤完成的:
[0006]一、将Al、Cu和Ti按原子百分比依次为(70?77):20: (3?10)混合，得到混合物；所述Al的纯度为99.99%，Cu的纯度为99.99%, Ti的纯度为99.99% ；
[0007]二、将混合物放入真空电弧炉中，在真空度为0.013Pa、电压为380V、电流为55A?65A的条件下进行双面熔炼，得到纽扣状钎料；
[0008]三、将纽扣状钎料夹碎，然后装入管口口径为1mm的管子中，在真空度为0.015Pa、铜辊转速为950转/秒?1050转/秒、管子的管口距铜辊高度为0.5mm?0.8mm、加热电压380V和电流为20A?40A的条件下进行用带，得到厚度为0.08mm?0.15mm的箔装带材，即为Al基非晶/纳米晶复合钎料。
[0009]本发明的有益效果:一、本发明通过单辊法快速凝固制备的Al基非晶/纳米晶复合钎料具有以下优点:①随着纳米微粒粒径的减小，比表面积增大、表面原子数增多，表面原子配位不饱和性导致大量的悬键和不饱和键，致使纳米微粒化学活性增强，从而提高钎焊过程润湿性；②由于粒径减小到纳米级，作为原子快速扩散通道的晶界增多，原子在纳米结构内的扩散速率将会大大提高；③由于表面原子存在振动弛豫，即振幅增大，频率减少，当振幅达到晶格常数的10%?20%时，结晶体便开始熔化，使纳米晶粒的熔点远低于块状本体，本发明的钎料的温度相对于常规微晶钎料的熔点低了将近30度，从而可以在较低的温度下实现钎接。因此本发明不但可以增强钎料在复合材料表面的润湿性，还可以在降低钎焊温度的同时增加原子的扩散能力，有利于在钎缝中形成互溶、共晶、渗间和适当数量的金属间化合物，从而大大提高钎缝的致密性和接头强度。同时本发明得到的是箔装钎料，由于是一片条带型的钎料的加入，故解决了粉状钎料夹装难、均匀性差的问题。
【附图说明】
[0010]图1为实施例一步骤二得到的纽扣状钎料的组织形貌图；
[0011]图2为实施例二步骤二得到的纽扣状钎料的组织形貌图；
[0012]图3为实施例三步骤二得到的纽扣状钎料的组织形貌图；
[0013]图4为实施例四步骤二得到的纽扣状钎料的组织形貌图；
[0014]图5为实施例一得到的Al基非晶/纳米晶复合钎料的组织形貌图；
[0015]图6为实施例二得到的Al基非晶/纳米晶复合钎料的组织形貌图；
[0016]图7为实施例三得到的Al基非晶/纳米晶复合钎料的组织形貌图；
[0017]图8为实施例四得到的Al基非晶/纳米晶复合钎料的组织形貌图；
[0018]图9为实施例一得到的Al基非晶/纳米晶复合钎料的XRD衍射图；
[0019]图10为实施例二得到的Al基非晶/纳米晶复合钎料的XRD衍射图；
[0020]图11为实施例三得到的Al基非晶/纳米晶复合钎料的XRD衍射图；
[0021]图12为实施例四得到的Al基非晶/纳米晶复合钎料的XRD衍射图。
【具体实施方式】
[0022]【具体实施方式】一:本实施方式一种Al基非晶/纳米晶复合钎料，所述Al基非晶/纳米晶复合钎料中Al元素、Cu元素和Ti元素的原子百分比依次为(70?77):20: (3?10);所述Al基非晶/纳米晶复合钎料为非晶/纳米晶复合结构，其中非晶体积分数为20 %?35 %，纳米晶体积分数为65 %?80 %。
[0023]本实施方式通过单辊法快速凝固制备的Al基非晶/纳米晶复合钎料具有以下优点:①随着纳米微粒粒径的减小，比表面积增大、表面原子数增多，表面原子配位不饱和性导致大量的悬键和不饱和键，致使纳米微粒化学活性增强，从而提高钎焊过程润湿性；②由于粒径减小到纳米级，作为原子快速扩散通道的晶界增多，原子在纳米结构内的扩散速率将会大大提高；③由于表面原子存在振动弛豫，即振幅增大，频率减少，当振幅达到晶格常数的10%?20%时，结晶体便开始熔化，使纳米晶粒的熔点远低于块状本体，本实施方式的钎料的温度相对于常规微晶钎料的熔点低了将近30度，从而可以在较低的温度下实现钎接。因此本实施方式不但可以增强钎料在复合材料表面的润湿性，还可以在降低钎焊温度的同时增加原子的扩散能力，有利于在钎缝中形成互溶、共晶、渗间和适当数量的金属间化合物，从而大大提高钎缝的致密性和接头强度。同时本实施方式得到的是箔装钎料，由于是一片条带型的钎料的加入，故解决了粉状钎料夹装难、均匀性差的问题。
[0024]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:所述Al基非晶/纳米晶复合钎料中Al元素、Cu元素和Ti元素的原子百分比依次为75:20:5。其它与【具体实施方式】一相同。
[0025]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是:所述Al基非晶/纳米晶复合钎料中Al元素、Cu元素和Ti元素的原子百分比依次为72:20:8。其它与【具体实施方式】一或二相同。
[0026]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是:其中非晶体积分数为25%，纳米晶体积分数为75%。其它与【具体实施方式】一至三之一相同。
[0027]【具体实施方式】五:本实施方式一种Al基非晶/纳米晶复合钎料的制备方法是按以下步骤完成的:
[0028]一、将Al、Cu和Ti按原子百分比依次为(70?77):20: (3?10)混合，得到混合物；所述Al的纯度为99.99%，Cu的纯度为99.99%, Ti的纯度为99.99% ；
[0029]二、将混合物放入真空电弧炉中，在真空度为0.013Pa、电压为380V、电流为55A?65A的条件下进行双面熔炼，得到纽扣状钎料；
[0030]三、将纽扣状钎料夹碎，然后装入管口口径为1mm的管子中，在真空度为0.015Pa、铜辊转速为950转/秒?1050转/秒、管子的管口距铜辊高度为0.5mm?0.8mm、加热电 压380V和电流为20A?40A的条件下进行用带，得到厚度为0.08mm?0.15mm的箔装带材，即为Al基非晶/纳米晶复合钎料。
[0031]本实施方式所述双面熔炼是对混合物的上表面进行熔炼后，将其翻转，对下表面也进行熔炼，已确定其熔化均匀没有夹杂和未熔。
[0032]本实施方式通过单辊法快速凝固制备的Al基非晶/纳米晶复合钎料具有以下优点:①随着纳米微粒粒径的减小，比表面积增大、表面原子数增多，表面原子配位不饱和性导致大量的悬键和不饱和键，致使纳米微粒化学活性增强，从而提高钎焊过程润湿性；②由于粒径减小到纳米级，作为原子快速扩散通道的晶界增多，原子在纳米结构内的扩散速率将会大大提高；③由于表面原子存在振动弛豫，即振幅增大，频率减少，当振幅达到晶格常数的10%?20%时，结晶体便开始熔化，使纳米晶粒的熔点远低于块状本体，本实施方式的钎料的温度相对于常规微晶钎料的熔点低了将近30度，从而可以在较低的温度下实现钎接。因此本实施方式不但可以增强钎料在复合材料表面的润湿性，还可以在降低钎焊温度的同时增加原子的扩散能力，有利于在钎缝中形成互溶、共晶、渗间和适当数量的金属间化合物，从而大大提高钎缝的致密性和接头强度。同时本实施方式得到的是箔装钎料，由于是一片条带型的钎料的加入，故解决了粉状钎料夹装难、均匀性差的问题。
[0033]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】五不同的是:步骤一中将Al、Cu和Ti按原子百分比依次为75:20:5混合。其它与【具体实施方式】一相同。
[0034]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】五或六不同的是:步骤一中将Al、Cu和Ti按原子百分比依次为72:20:8混合。其它与【具体实施方式】五或六相同。
[0035]通过以下实施例验证本发明的有益效果:
[0036]实施例一:一种Al基非晶/纳米晶复合钎料的制备方法是按以下步骤完成的:
[0037]一、将Al、Cu和Ti按原子百分比依次为77:20:3混合，得到混合物；所述Al的纯度为99.99%, Cu的纯度为99.99%, Ti的纯度为99.99% ；
[0038]二、将混合物放入真空电弧炉中，在真空度为0.013Pa、电压为380V、电流为55A?65A的条件下进行双面熔炼，得到纽扣状钎料；
[0039]三、将纽扣状钎料夹碎，然后装入管口口径为1mm的管子中，在真空度为
0.015Pa、铜辊转速为950转/秒?1050转/秒、管子的管口距铜辊高度为0.5mm?0.8mm、加热电压380V和电流为20A?40A的条件下进行用带，得到厚度为0.08mm?0.15mm的箔装带材，即为Al基非晶/纳米晶复合钎料。
[0040]实施例二:本实施例与实施例一不同之处在于:步骤一中将Al、Cu和Ti按原子百分比依次为75:20:5混合。其他与实施例一相同。
[0041]实施例三:本实施例与实施例一或二不同之处在于:步骤一中将Al、Cu和Ti按原子百分比依次为72:20:8混合。其他与实施例一或二相同。
[0042]实施例四:本实施例与实施例一至三不同之处在于:步骤一中将Al、Cu和Ti按原子百分比依次为70:20:10混合。其他与实施例一至三相同。
[0043]图1为实施例一步骤二得到的纽扣状钎料的组织形貌图；图2为实施例二步骤二得到的纽扣状钎料的组织形貌图；图3为实施例三步骤二得到的纽扣状钎料的组织形貌图；图4为实施例四步骤二得到的纽扣状钎料的组织形貌图；图5为实施例一得到的Al基非晶/纳米晶复合钎料的组织形貌图；图6为实施例二得到的Al基非晶/纳米晶复合钎料的组织形貌图；图7为实施例三得到的Al基非晶/纳米晶复合钎料的组织形貌图；图8为实施例四得到的Al基非晶/纳米晶复合钎料的组织形貌图；从图1?图4可以看出纽扣状钎料的金相组织颗粒较大，基本上都在20?80微米之间，有的甚至超过了 100微米；而从图5?图8可以看出经过甩带的钎料组织颗粒小了许多，基本上在50?100纳米之间，图7中小颗粒为纳米颗粒，下面的板条状为非晶组织。
[0044]图9为实施例一得到的Al基非晶/纳米晶复合钎料的XRD衍射图；图10为实施例二得到的Al基非晶/纳米晶复合钎料的XRD衍射图；图11为实施例三得到的Al基非晶/纳米晶复合钎料的XRD衍射图；图12为实施例四得到的Al基非晶/纳米晶复合钎料的XRD衍射图；从图9?图12可以证明本发明制备的Al基非晶/纳米晶复合钎料具有非晶峰。
[0045]本发明的一种Al基非晶/纳米晶复合钎料作为钎料用于铝合金和铝基复合材料的钎焊上。特别是高体积分数碳化硅颗粒增强铝基复合材料的激光钎焊上。
[0046]具体步骤如下:
[0047]将Al基非晶/纳米晶复合钎料夹在上下两块复合材料之间，进行激光辐照，使其熔化。
【主权项】
1.一种Al基非晶/纳米晶复合钎料，其特征在于所述Al基非晶/纳米晶复合钎料中Al元素、Cu元素和Ti元素的原子百分比依次为(70?77):20:(3 - 10);所述Al基非晶/纳米晶复合钎料为非晶/纳米晶复合结构，其中非晶体积分数为20%?35%，纳米晶体积分数为65%?80%。2.根据权利要求1所述的一种Al基非晶/纳米晶复合钎料，其特征在于所述Al基非晶/纳米晶复合钎料中Al元素、Cu元素和Ti元素的原子百分比依次为75:20:5。3.根据权利要求1所述的一种Al基非晶/纳米晶复合钎料，其特征在于所述Al基非晶/纳米晶复合钎料中Al元素、Cu元素和Ti元素的原子百分比依次为72:20:8。4.根据权利要求1所述的一种Al基非晶/纳米晶复合钎料，其特征在于其中非晶体积分数为25 %，纳米晶体积分数为75 %。5.如权利要求1所述的一种Al基非晶/纳米晶复合钎料的制备方法，其特征在于Al基非晶/纳米晶复合钎料的制备方法是按以下步骤完成的: 一、将Al、Cu和Ti按原子百分比依次为(70?77):20: (3?10)混合，得到混合物；所述Al的纯度为99.99%, Cu的纯度为99.99%, Ti的纯度为99.99% ； 二、将混合物放入真空电弧炉中，在真空度为0.013Pa、电压为380V、电流为55A?65A的条件下进行双面熔炼，得到纽扣状钎料； 三、将纽扣状钎料夹碎，然后装入管口口径为1mm的管子中，在真空度为0.015Pa、铜棍转速为950转/秒?1050转/秒、管子的管口距铜棍高度为0.5mm?0.8mm、加热电压380V和电流为20A?40A的条件下进行用带，得到厚度为0.08mm?0.15mm的箔装带材，即为Al基非晶/纳米晶复合钎料。6.根据权利要求5所述的一种Al基非晶/纳米晶复合钎料的制备方法，其特征在于步骤一中将Al、Cu和Ti按原子百分比依次为75:20:5混合。7.根据权利要求5所述的一种Al基非晶/纳米晶复合钎料的制备方法，其特征在于步骤一中将Al、Cu和Ti按原子百分比依次为72:20:8混合。
【专利摘要】一种Al基非晶/纳米晶复合钎料及其制备方法，本发明涉及一种Al基非晶/纳米晶复合钎料及其制备方法。本发明是要解决现有箔装钎料润湿难、熔点高以及粉状钎料的夹装难、均匀性差的问题。Al基非晶/纳米晶复合钎料中Al元素、Cu元素和Ti元素的原子百分比依次为(70～77):20:(3～10)。方法：熔炼合金，再采用单辊法快速凝固制得厚度为0.08～0.15mm的箔装带材。本发明主要用于铝合金和铝基复合材料的钎焊上。
【IPC分类】B23K35/28, B23K35/40
【公开号】CN104889610
【申请号】CN201510369705
【发明人】程东锋, 牛济泰, 陶星空, 高增, 王鹏
【申请人】河南理工大学, 河南晶泰航空航天高新材料科技有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月26日
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