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钎焊作为一种铝合金的重要加工方法,在其产品制造中起着重要的作用。随着社会的进步,无钎剂的绿色钎焊技术需求不断增加,为了满足和适应这一趋势,无钎剂钎焊用钎料的新材料不断涌现,这些新材料具有很强的氧化膜自去除能力和焊口强度高等特点,本课题基于该出发点,以Al-10Si合金为基,通过加入合金元素Cu、Ni、Mg,利用元素Mg高蒸气压去除氧化膜特征,元素Cu降低钎焊温度提高焊口强度特征,和元素Ni有效抑制Cu熔蚀基体提高耐蚀性特征;通过热力学计算和实验研究相结合的方法,研究合金元素对钎料凝固组织和熔点、流动性、润湿性、耐蚀性以及接头强度等钎焊性能的影响规律,优化合金元素Cu、Ni、Mg的含量,结果发现:(1)合金液相线温度随Ni和Mg元素含量增加而降低,Cu元素作用更显著,最低可达到548℃;(2)合金非平衡凝固组织主要由α(Al)相、Al-Si共晶、Al3Ni相、Al3Ni2相以及一些Al7Cu4Ni和Al5Cu2Mg8Si6多元相组成。但当Cu元素含量为10wt%和15wt%时,基体中会产生脆性相Al2Cu,该相严重影响钎焊接头的质量,影响其流动性,此外该相在凝固后产生,易造成裂纹,因此,作为钎料Cu含量选5wt%为宜;(3)随着冷却速度增加,α-Al二次枝晶臂间距明显减小,共晶Si变得更加细小;模拟钎焊条件(冷却速度为 10℃/s 左右)下,Al-10Si-5Cu-Ni-0.5Mg、Al-10Si-5Cu-Ni-Mg、Al-10Si-5Cu-Ni-1.5Mg、Al-10Si-5Cu-2Ni-1.5Mg、Al-10Si-5Cu-3Ni-0.5Mg、Al-10Si-5Cu-3Ni-1.5Mg合金凝固组织中未出现初生Si,可作为钎料使用;(4)Al-10Si-5Cu-2Ni-1.5Mg合金熔点最低为543.7℃,熔化区间最窄为38.4℃,润湿性最强,其铺展面积为573.4mm2,流动性最高,其填缝区域长度为15.4mm,腐蚀电位最高为-198mV,耐蚀性最强,钎焊接头强度最高,其平均剪切强度为60.2N/mm2;(5)Al-10Si-5Cu-2Ni-1.5Mg合金熔点低、润湿性强、流动性高、耐蚀性强以及其钎焊接头强度高,焊口组织为α-Al相、Si相、二元相Al3Ni2相以及一些多元相Al7Cu4Ni相和Al5Cu2Mg8Si6相,组织细小,且二次枝晶臂间距较小,为23.2μm,适合作为铝合金无钎剂钎焊用的钎料。