Al77Cu20Ti3钎料真空钎焊55% SiCp/ZL102复合材料的微观组织演变与残余应力分布研究

本文推荐研究采用Al77Cu20Ti3钎料真空钎焊55% SiC颗粒增强ZL102复合材料（SiCp/ZL102），系统探究保温时间对焊缝微观组织演变（Ti-Al-Si三元化合物生成）及力学性能的影响，并通过ABAQUS有限元分析（FEA）揭示钎缝残余应力集中机制。研究为高SiC含量铝基复合材料（AMCs）的可靠连接提供理论支撑，最高剪切强度达81 MPa。

　　

Highlight

本研究采用Al₇₇Cu₂₀Ti₃钎料通过真空钎焊连接55% SiCp/ZL102复合材料，重点探究保温时间对钎焊接头微观组织演变和力学性能的影响。结果表明：随着保温时间延长，焊缝中反应产物增多，其中Ti-Al-Si三元化合物是主要生成相，而Si元素主要来自基体合金扩散。在590°C保温45分钟条件下，接头获得最高剪切强度81 MPa。断口分布有撕裂棱和舌状花样，呈准解理断裂特征。

Materials

实验采用压力浸渗法制备的55% SiCp/ZL102复合材料作为母材，其固液相线为577～610°C。ZL102合金成分见表1，并经过时效处理。

Microstructure of the Al₇₇Cu₂₀Ti₃ brazing alloy

Al₇₇Cu₂₀Ti₃箔状钎料显微组织显示（图5a），其由浅色相A（CuAl₂）和深色相B（Al₆₁Cu₁₂Ti₂₇）组成。DSC曲线（图5c）表明该钎料固液相线分别为536.13°C和568.04°C。

Conclusions

1. 1.

   保温时间延长促使焊缝中Ti-Al-Si三元化合物增多，Si元素源于基体扩散；

2. 2.

   590°C/45分钟工艺下接头剪切强度达81 MPa；

3. 3.

   ABAQUS模拟显示钎料与母材变形程度不匹配导致残余应力集中于钎缝。

（注：翻译部分保留原文技术术语的英文缩写和化学式标注，如Ti-Al-Si、DSC等，并采用生命科学领域常见的生动表述如"舌状花样"描述断口形貌）