铝合金钎焊试验

摘要本论文采用炉中钎焊的方法焊接6063铝合金，钎剂选用QJ201钎剂，钎料使用铝硅钎料。接头形式使用阶梯形状接头，改变梯形接头局部搭接量，利用金相显微镜和维氏硬度仪对钎焊接头进行组织和性能的分析，研究铝合金阶梯钎焊工艺。研究结果表明：在钎焊温度为600℃下，保温时长为5分钟时，得到的钎焊焊缝成形质量好。阶梯型接头局部搭接量为6mm时，得到的钎焊焊缝焊缝成形质量好，焊缝硬度也最高，为66.15HV0.025。即，在6063铝合金梯形接头中，局部搭接量越小，可以使梯形接头的母材及其焊缝的硬度越大。关键词：6063铝合金；QJ201钎剂；铝硅钎料；炉中钎焊；金相试验；维氏硬度；Abstract6063aluminumalloymaterialsarewidelyusedintheconstructionofaluminumdoors,windowsandcurtainframes,Asanaluminumalloy,ithastheadvantagesoflightweight,corrosionresistanceandhighstrength.Asasegmentofaluminum,ithasgoodheatresistanceandforgingperformance,soithasahugemarketprospectinmanyaspects.Aluminumalloybrazinghastheadvantagesofsmalltrace,lowcost,strongstrengthandotherweldingmethods.Inthispaper,6063aluminumalloyisweldedbymeansofbrazinginfurnace,qj201isselectedasflux,andaluminumsiliconisusedasflux.Stepshapedlocallapjointisusedasthejointform,andtheamountoflocallapjointischanged.Aftermanytests.Threegroupsofweldjointswithdifferentlapjointamountareobtainedunderfixedandappropriatetemperatureandholdingtime.ThemetallographictestandVickershardnessmeasurementwerecarriedoutforthreegroupsofweldswithdifferentlapamount,andthechangeruleofmicrostructureandpropertiesofthesteppedlapjointwasanalyzed.Throughthefinalcomparativetestdata,themicrostructureandpropertiesofthreegroupsofspecimenscanbeobtained,soastodeterminethestepbrazingprocessofaluminumalloy.Theconclusionofbrazingprocesstest:whenthebrazingtemperatureis600℃andtheholdingtimeis5minutes,theappearanceoftheweldingseamiscompleteandthequalityisgood.Metallographicobservationconclusion:Accordingtotheconclusionofhardnesstestdata,thehardnessofbasemetalisgreaterthanthatofweld.Theaveragevalueofbasemetalhardnessof6mmjointis97.9hv0.025,andtheaveragevalueofweldhardnessof6mmjointis66.15hv0.025;Theaveragehardnessofbasemetalof8mmjointis65.07hv0.025>thatof8mmjointis44.13hv0.025;Theaveragehardnessofbasemetalof10mmjointis84.8hv0.025,andtheaveragehardnessofweldjointof10mmjointis57.2hv0.025;Keywords:6063aluminumalloy；QJ201Brazingflux；Al-Sisolder；Brazinginfurnace；Metallographictest；Hardnessmeasurement；目录TOC\o"1-3"\u摘要 PAGEREF_Toc61828Abstract PAGEREF_Toc318709第1章绪论 PAGEREF_Toc13436111.1选题的目的和意义 PAGEREF_Toc24735111.2铝合金钎焊研究现状 PAGEREF_Toc5717111.3本文研究的主要内容 PAGEREF_Toc2547812第2章6063铝合金的概述 PAGEREF_Toc6893142.1铝合金的分类 PAGEREF_Toc6646142.26063铝合金的特点 PAGEREF_Toc26253142.36063铝合金的化学成分 PAGEREF_Toc14179152.46063铝合金力学性能 PAGEREF_Toc9725152.5铝合金钎焊的方法 PAGEREF_Toc2664015本章小结 PAGEREF_Toc938216第3章铝合金钎焊试验 PAGEREF_Toc8485173.1钎焊工艺 PAGEREF_Toc9423173.1.1钎剂 PAGEREF_Toc16013173.1.2钎料 PAGEREF_Toc4749173.1.3试验设备 PAGEREF_Toc17556173.1.4工艺参数的选择及确定 PAGEREF_Toc12123173.2焊前准备 PAGEREF_Toc2972183.2.1去除6063铝合金表面氧化物流程 PAGEREF_Toc905183.2.26063铝合金接头形式 PAGEREF_Toc3688183.36063铝合金钎焊流程 PAGEREF_Toc302018本章小结 PAGEREF_Toc608919第4章硬度与金相试验 PAGEREF_Toc3266204.1金相、硬度试验前的准备 PAGEREF_Toc12984204.2金相显微试验 PAGEREF_Toc806204.2.1金相显微试验的过程 PAGEREF_Toc6167204.2.2金相显微组织说明 PAGEREF_Toc7939224.3硬度测量试验 PAGEREF_Toc2859723本章小结 PAGEREF_Toc2692424结论 PAGEREF_Toc980725致谢 PAGEREF_Toc2809525参考文献 PAGEREF_Toc2677627附录1 PAGEREF_Toc2342528附录2 PAGEREF_Toc501529第1章绪论1.1选题的目的和意义对于钎焊接头的基本要求之一是能够承受与连接部件相等的外部力。钎焊接头的承载能力与许多因素相关，尤其是接头形式，对钎焊接头的承载能力起着重要的作用。钎焊中，大多数钎料的强度低于母材，所以接头的强度也都低于母材。这样，使用对接方式的接头往往不能保证与焊件有相等的承载能力。通常使用的T型接头、角接接头也难以满足相同承载能力的需要。所以，为了提高钎焊接头的承载能力，设计接头时尽量让钎焊接头局部的搭接化。本次试验使用阶梯式钎焊接头的型式，改变局部搭接处的搭接量进行炉中钎焊，以此研究铝合金阶梯钎焊工艺。1.2铝合金钎焊的概述1.2.1铝合金钎焊的方法为了实现飞行速度提高、重量比、有效载荷减少和节能的目的，飞行器或运输工具，如火箭、飞机、卫星、高速火车等，对结构轻度的量化提出更高的要求。从设计上讲实现轻量化结构的方法有两个，一是基于高强度材料的使用，如铝锂合金、铝基复合材料和高强度铝铜合金；二是从力学的角度上出发，依靠力学设计轻量化的结构，如尺寸大小，来达到减重结构的目标。其中6063铝合金有着强度中等和焊接性能较强的钎焊性能，并且导热导电、表面加工处理和耐蚀性良好，所以在雷达发射、信号处理接收机箱中广泛应用。铝合金的焊接问题，通常采用电弧焊、钎焊、搅拌摩擦焊、高能束流焊及扩散焊等方法。铝根据两种类型的钎焊温度进行钎焊，钎焊温度超过450℃，为硬钎焊，低于450℃称软钎焊。铝合金硬钎焊是目前最成熟、应用最广泛、发展最快的钎焊方法。本文主要研究铝合金硬钎焊，包括钎料和钎料。按照有无钎剂可以分为钎剂钎焊与无钎剂钎焊。钎剂钎焊：有钎剂钎焊的原理是使用焊剂去除表面氧化膜。无钎剂钎焊：无钎剂钎焊的原理是用挥发钎料中的成分与表面氧化膜在加热升温时发生反应，破坏或者还原氧化膜，又或者是从表面膜渗入利用钎料的流动推开氧化膜。常见的钎焊方法有：热传导型钎焊：气氛钎焊、真空钎焊、火焰钎焊、浸渍钎焊。热辐射型钎焊：激光钎焊。电能型钎焊：等离子弧钎焊、电子束钎焊、电阻钎焊、感应钎焊。声能型钎焊：声能钎焊。摩擦热钎焊：摩擦搅拌钎焊。1.2.2铝合金钎料的研究现状铝合金焊料必须符合下列要求：首先，它必须有润湿性，和热稳定性；其次，它能与基体金属原子扩散，形成相对牢固的焊接接头；之后，它应该有一个适当的熔点，至少低于母材的熔点15℃左右；同时，焊料成分和结构均匀，力学性能良好，接头性能达到要求。目前，工业应用成熟主要是基于铝

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硅合金的合金钎焊材料，根据不同类型的基底材料的焊接头性能的要求，并钎焊的钎焊方法的特征是，加铜，镁，锌，镍的，锗，稀土元素，以满足工艺和联合设计的要求，形成了不同性能的焊料。焊料通常被转化为棒材、纱线、片材和片材。还有用于散热器焊接的涂层钎料板。近年来，非晶箔、粉末钎料、复合夹芯钎料和复合钎料箔的应用越来越多。在常规铝焊料中，铝硅钎料具有最佳的整合性能，但熔点较高，为577℃，一种固溶温度相似的铝合金接头。例如：6061铝合金582℃，6063铝合金615℃，7005铝合金604℃。近年来根据Al-Si焊料研制低点Al-Si焊料，降低了焊料温度，避免了焊料温度在基材中造成过热的缺陷，这已成为研究Al-Si焊料的最重要方向之一。Al-Si族铝合金焊料主要以Al-Si合金为基础，还包括晶体金属、晶体晶体和Al-Si合金，其加成元件不超过5%（质量分数）。密封的颜色、涂层和耐腐蚀性是铝焊料整合的最佳性能，通常在国内外使用。通常，Al-Si系列包括4343、4043、4047等。铝合金基础材料，即1060、1100、3003铝合金基础材料和4043和4047钎料，适用于3004、6063和6082铝合金基础材料。虞觉奇等人提高了Al-Si钎焊的性能通过研究快速凝固技术，表明了，该非晶态钎焊的液相线比同一组分熔融钎焊的液相线约低3-5℃，并且具有更大的润湿性和密封强度。Al-Si合金的通用晶体温度为577℃，因此Al-Si熔点和钎焊温度较高，从而限制了其使用。结果表明，Al-Si焊料组织中卷曲片状Si的力学性能不好，但添加La、CE等稀土改性剂可促进Si的枝晶和球形分布，从而大大提高焊料和焊点的韧性和弯曲性能，获得更好的力学性能。北京699厂利用锶镧稀土变质剂开发的GWHL-81牌号Al-Si钎料在国内雷达天馈线钎焊生产中得到广泛应用。可以预见，如何优化配置Al、Si、Cu、Ni及稀土元素的含量，从而达到降低钎料熔点，满足接头强度和耐蚀性能的要求，提高钎料的工艺性能，将是今后相当长时期内，研究低熔点钎料的一个重点方向。1.2.3铝合金钎剂的研究现状铝钎焊作为重要的铝合金连接方法之一，和熔化焊接相比，具有工件变形小、尺寸精度高等优点，因此在航空航天、汽车、高速列车、船舶工程等领域得到日益广泛的应用。铝及铝合金钎焊技术近年来得到了快速的发展，新钎料、新钎剂以及新的钎焊工艺方法、钎焊设备不断出现除了真空钎焊外，其它铝钎焊方法都离不开钎剂。钎剂在钎焊过程中起到去膜剂、润湿剂和覆盖剂的作用，可以说铝钎剂是铝钎焊工艺中最重要的要素之一，铝钎焊技术的发展与铝钎剂的发展紧密相连。1.3本文研究的主要内容本试验研究采用高温钎焊工艺和铝硅钎料，钎料固相线为570℃，所以焊接温度在580-610℃。本实验选择电阻炉中钎焊技术。主要研究内容包括：根据温度和保温时间选出合适的工艺参数。进行炉中钎焊6063铝合金的工艺试验，选出搭接量为6mm、8mm、10mm、的阶梯钎焊接头。用金相显微镜观察焊接接头的微观组织变化规律，用维氏硬度仪测出钎焊接头的硬度。分析阶梯钎焊接头中不同搭接量对焊缝组织和性能的影响及变化规律。第2章6063铝合金的概述2.1铝合金的分类根据铝合金含有的元素不同和其加工工艺性能不同，可将铝合金分类，以及性能特点如表1所示。分类合金名称合金系性能特点示例铸造铝合金简单铝-硅合金Al-Si铸造性能好，不能热处理强化，力学性能较低ZL102特殊铝-硅合金Al-Si-Mg铸造性能好，可热处理强化，力学性能较低ZL101Al-Si-CuZL107Al-Si-Mg-CuZL105ZL110Al-Si-Mg-Cu-NiZL109铝-铜合金Al-Cu耐热性好，铸造性能与抗蚀性能差ZL201铝-镁合金Al-Mg力学性能高，抗蚀性好ZL301铝-锌合金Al-Zn能自动淬火，宜于压铸ZL401铝-稀土合金Al-Re耐热性能好变形铝合金不能热处理强化铝合金防锈铝Al-Mn抗蚀性、压力加工性与焊接性能好，但强度较好3A21Al-Mg5A05可热处理强化铝合金硬铝Al-Cu-Mg力学性能高2A112A12超硬铝Al-Cu-Mg-Zn室温强度最高7A047A09锻铝Al-Mg-Si锻造性能好耐热性能好6063Al-Mg-Si-Cu2A14表表1.铝合金的分类和性能2.26063铝合金的焊接性铝合金是一种优良的建筑材料，它有重量轻、耐蚀性、强度大的优点。所以，铝合金常被用于汽车、高铁、航天、军事等行业。其独特的理化性能，在焊接过程中会遇到一系列的问题，如氧化、气孔和热烈纹。铝合金表面有一层致密的氧化膜。焊接材料的熔点与基体相差不大，铝合金的颜色在加热时不发生变化。因此，铝钎焊比其他金属要困难得多。为了保证钎焊质量，需要改进操作工艺和技能。6063铝合金：低合金高塑性挤压合金（合金系Al-Mg-Si），这是一种非常有用的铝合金锻材，包含以下几个特点：6063铝合金是有非常高热塑性的，作为Al-Mg-Si系列的代表，可以高速挤出以形成复合结构、薄壁和空心型材，并且可以锻造以形成各种复杂结构的锻造。想要6063铝合金具有平均强度、高冲击强度和低开口敏感性，需要一定的热处理。6063铝合金易于机床车床的加工，具有良好的加工性能、焊接性能和耐腐蚀性。6063铝合金表面光洁度好，拥有较好的涂层性能好，很容易氧化。2.36063铝合金的化学成分铝合金中被加入的主要元素如表，根据与不同元素的组合，改变其锻造，热处理等加工性能。其中Si和Mg是主要强化6063铝合金的元素，形成Mg2Si的强化相。6063铝合金中主要相是α（Al）、Mg2Si，其他杂质相是α-AlFeSi、FeAl3等。6063铝合金中Mg2Si含量为1.2%左右，若Si过多，合金的抗蚀性能降低。6063铝合金的化学成分及含量如表2所示合金元素SiFeMnCuMgCrZn其他Al单个整体含量0.20～0.55≤0.30≤0.10≤0.100.50～0.85≤0.10≤0.10≤0.10≤0.10剩余量表2.表2.6063铝合金化学成分6063铝合金中的元素组成6063铝合金中元素的作用铜元素铜是铝合金中最重要的合金元素，具有一定的固溶强化作用。铜在铝中的最大溶解度在548℃时为5.65%，在302℃时为0.45%。此外，时效析出的CuAl2相在Al-Cu合金中具有明显的时效强化效果。当铜含量为4%～6.8%时，强化效果最好，因此大多数硬铝合金的铜含量都在这个范围内。铝铜合金中可含有少量硅、锰、镁、铁、锌等元素。硅元素虽然硅在合金中的溶解度随温度降低而减少，但Al-Si合金一般是不能热处理强化的。若将镁和硅同时加入铝中就形成Al-Mg-Si系合金，其强化相为Mg2Si，Mg和Si的质量比为1.73:1。Al-Mg-Si系合金成分设计时，基本上按此比例配制镁和硅的含量加入适量的铜可以提高合金的强度，同时加入适量的铬可以抵消铜对耐蚀性的不利影响。铝硅合金具有优良的铸造性能和耐腐蚀性能，一般用作铸造铝合金。镁元素Al-Mg合金不可热处理强化，但具有中等强度和良好的可焊接性、机加工性能和抗蚀性能，因此成为常用的铝合金焊接结构材料，如5A02、5A03、5A05等牌号。对铝合金强度的提高起到非常显著的作用，文献指出：在Al-Mg合金中每增加1%的镁，合金的抗拉强度大约升高34MPa。同时，镁还可以与合金中硅、锌、锰等其它元素共同作用，提高合金的性能。但Mg的含量也不能过高，当合金中Mg含量大于3.5%时，镁在铝中形成第二相β(Mg2A13，Mg5A18)，可能沿晶界、亚晶界析出，降低合金的塑性，所以在需要较高塑性的变形铝合金中Mg的含量一般小于6%。锰元素锰是铝最重要的合金元素之一。Al-Mn合金是非时效硬化合金，即不可以进行热处理强化，只能通过冷作硬化。它可以单独添加到铝中形成Al-Mn二元合金，并且更经常地与其他合金元素一起添加。因此，大多数铝合金都含有锰。MnAl6化合物分散的Mn颗粒阻碍了再结晶晶粒的生长，使再结晶晶粒明显细化。同时，防止了铝合金的再结晶过程，提高了再结晶温度。MnAl6在Al-Mn合金中的另一个作用是溶解杂质Fe，形成（Fe，Mn）Al6，从而降低Fe的有害作用。锌元素在变形条件下，锌对Al-Zn合金强度的影响非常有限，且存在应力腐蚀开裂的趋势，限制了Al-Zn合金的应用。参考文献指出，在铝中同时加入锌和镁，可形成强化相MgZn2，对合金有明显的强化作用。当MgZn2含量从0.5%提高到12%时，合金的抗拉强度和屈服强度都有显著提高。通过调整锌镁比，可以提高合金的抗拉强度和抗应力腐蚀开裂性能。Al-Zn-Mg-Cu系超硬铝合金是在Al-Zn-Mg的基础上添加Cu元素而形成的。在所有铝合金中，其强化效果最大。AA7075等超硬铝合金是航空航天和电力工业中重要的铝合金结构材料。微量元素和杂质钛是铝合金中常见的添加元素。钛和铝形成Ti-Al3相，可细化铸造组织和焊接组织铝中的铬形态（CrMn）Al12和（CR-FE）Al7金属间化合物，阻碍再结晶的形核和生长，它还可以提高合金的应力腐蚀敏感性和韧性；锆也是铝锆和铝作为合金的常用添加剂，形成Zr-Al3化合物，阻碍再结晶过程，细化再结晶过程。在铝合金中加入稀土元素，可以提高合金成分的过冷度，减小二次枝晶间距，细化铝合金的熔铸过程晶粒化，减少合金中的气体和夹杂物，使杂质相趋于球化；锶是晶体学中的一种表面活性元素上锶可以改变金属间化合物的行为，因此锶的改性可以改善合金的塑性加工表演。在铝合金挤压过程中加入锶，可以提高铝合金的力学性能和塑性。高硅变形铝合金锶的加入显著改善了金的力学性能。硅和铁是铝合金中最常见的杂质元素，对合金性能有明显的影响。当铝合金中铁含量大于硅含量时，形成α-Fe2SiAl8（或Fe3SiAl12），而硅含量大于铁含量时，形成β-FeSiAl5（或Fe2Si2Al9）相。当铁和硅比例不当时，会引起铸件产生裂纹；在铝合金中有时还存在钒、钙、铅、锡、铋、锑、铍及钠等杂质元素。这些杂质元素由于熔点高低不一，结构不同，与铝形成的化合物亦不相同，因此对铝合金性能的影响各不一样表3.6063铝合金中元素的作用表3.6063铝合金中元素的作用2.46063铝合金物理性能屈服强度σ0.2/MPa抗拉强度σ/MPa伸长率δ/%表4.6063表4.6063铝合金力学性能≥205≥9本章小结本章主要阐述了作为锻铝的6063铝合金的特点、6063铝合金的化学成分、6063铝合金力学性能和铝合金钎焊的方法。为后续钎焊6063铝合金提供了简单的理论基础。第3章铝合金钎焊试验3.1焊前准备3.1.1去除6063铝合金表面氧化物流程为了不影响后续钎焊工艺试验，在钎焊试验之前使用化学方法对6063铝合金及Al-Si钎料进行去膜和清洗，工作流程如下：用脱脂棉在丙酮中沾湿，擦拭几回试件表面去除油污；10%NaOH溶液浸泡30s前后，要求溶液温度在50～80℃之间；用清水或者蒸馏水进行冲洗；在浓度为30%的稀硝酸溶液中中和10s左右；用清水或者蒸馏水进行冲洗；用吹风机把焊件吹干；3.1.26063铝合金接头形式及夹具接头形式如图所示。图1.铝合金阶梯型局部搭接接头图1.铝合金阶梯型局部搭接接头夹具的设计如图3所示图2.夹具图2.夹具设计夹具的目的：固定试件；方便放入和取出钎焊炉；钎焊时使试件保持在同一水平面内。3.2钎焊工艺3.2.1钎剂的准备试验采用QJ201铝钎焊熔剂，此钎剂适用于450～620℃范围内配合铝基钎料使用，钎焊铝及铝合金，能强有力的去除铝及铝合金表面的氧化物，并使钎料的更有流动性。3.2.2钎料的准备钎焊工艺试验采用Al-Si共晶钎料，与QJ201铝用钎焊钎剂相匹配。实验中用的细棍状钎料，切割并挤压成片状的，放在需要钎焊的部位。铝硅基钎料是Al-Si共晶合金，也包含亚共晶和过共晶，共晶温度为577℃，使得铝硅系钎料得熔点变高，所以钎焊温度较高，限制了其使用。3.2.3试验设备图3.坩埚式钎焊炉图3.坩埚式钎焊炉坩埚式钎焊炉：利用电阻热来加热焊件。坩埚式电阻炉产品型号SC-3-10额定电压220V额定温度1000℃额定功率3KW炉膛尺寸150×200mm频率50HZ表5.坩埚式电阻炉的各项数据表5.坩埚式电阻炉的各项数据操作方法：把填满钎剂和钎料的试件放入井式钎焊炉内，加热到钎焊温度。让钎剂去除钎焊表面的氧化膜，使钎料流入钎缝，冷却凝固成钎焊接头。优点：受热均匀；钎焊后变形小；简单的钎焊装置；成本较低；虽然加热速度慢，但是可以同时钎焊多个试件，生产率较高；缺点：加热速度慢，且为整体加热，会使钎焊过程中的钎件严重氧化。3.2.4工艺参数钎焊的主要工艺参数是钎焊温度和保温时间，保温时间和钎焊温度将直接影响焊料进入焊缝的扩散，影响焊料与母材相互作用的过程。所以，钎焊温度和保温时间对梯形钎焊接头的质量和性能起到决定性的作用。钎焊温度的确定主要取决于焊料的熔点，钎焊温度一般选比钎料液相线温度高25～50℃。试验采用铝硅基钎料，它的熔点为577℃，因为6063铝合金固相液线为615℃，所以钎焊温度在590～610℃，保温时间选择5-10分钟。3.36063铝合金钎焊流程焊件表面处理→涂抹钎剂、添加钎料→焊件装配→升温钎焊炉→装配入炉中→炉中钎焊→焊件自然冷却至室温→用温水冲洗冷却后焊件表面的焊渣图4.钎焊6mm梯形试件图4.钎焊6mm梯形试件图5.钎焊8mm梯形试件图5.钎焊8mm梯形试件图6.钎焊10mm梯形试件图6.钎焊10mm梯形试件待焊试件在焊前经过化学方法去膜后清洗，然后干燥，装配并预浸渍焊料和钎焊剂。将待焊件放在钎焊炉中并关闭炉门。升温加热钎焊炉，在炉子加热到钎焊温度时，放入待焊试件于炉中。待试件达到焊接温度后，再保温5min，最好随炉子冷却到450℃以下后，取出待焊件空冷至室温。试验结论：准备了15组阶梯形接头的试件来进行试验，总结出在钎焊温度为600℃下，保温时长为5分钟时，得到的钎焊焊缝外观完整，质量较好。在焊接的12组中，取出其中3组搭接量不同的阶梯形接头的试件，来进行之后的金相显微组织的观察和硬度的测量，来进一步得出不搭接量对6063铝合金的组织和性能的影响。本章小结本章主要介绍钎焊试验的焊前准备：去除6063铝合金表面氧化物流程、6063铝合金接头形式及夹具。钎焊工艺：钎剂、钎料、试验设备及钎焊工艺参数的确定；最后还有6063铝合金钎焊流程，并获得3组搭接量不同的阶梯形接头试件，进行后续的金相试验和维氏硬度的测量。第4章硬度与金相试验4.1金相、硬度试验前的准备试验设备：如图7.图8.图9.所示图7.抛光机图7.抛光机图9.维氏硬度仪（HVS-1000图9.维氏硬度仪（HVS-1000）型）图8.金相显微镜试验溶液：金刚石抛光剂、腐蚀溶液（0.5％的氢氟酸溶液）、酒精、蒸馏水。试验用品：天平、电吹风、脱脂棉等。4.2金相显微试验4.2.1金相显微试验的过程试件的截取：将3组搭接量不同的阶梯形接头试件进行截取，截取的部分应该包括焊缝、热影响区和母材，截取时不可以使用砂轮进行打磨，防止截取后的试件变形、受热、接头产生缺陷、失真的状况，为了保证金相分析准确的条件。试件的镶嵌：使用冷镶嵌的方法（将试件和冷镶嵌料放在模具内，带到固化后取出），将试件固定，目的时为了试件打磨的平整，处在同一水平面内。镶嵌时，试件底部粘一层双面胶，使试件底面更平整的固定在模具底部。试件的打磨和抛光：把试件轮流使用No：150、No：300的砂纸将试件表面打磨，使试件表面处以同一水平面，再使用No：500、No：800、No：1000、No：1200、No：2000、No：3000的砂纸依次使用，让试件表面尽可能光亮，出现镜面。最后使用抛光机进行抛光。配置腐蚀溶液：腐蚀溶液使用0.5％的氢氟酸溶液（5ml的氢氟酸含量≥40％氢氟酸溶液+395ml的蒸馏水），本次试验用的氢氟酸为氢氟酸水溶液。配置腐蚀溶液时应该将酸入水，防止发生危险。试件腐蚀的过程：清水冲洗试件→酒精擦洗表面→腐蚀液润湿脱脂棉擦拭试件30s→蒸馏水冲洗试件表面→吹风机吹干试件表面。（被腐蚀液润湿的脱脂棉应轻轻擦拭试件，切勿长时间停留在同一处，切勿大力擦拭）把腐蚀后的试件放在金相显微镜（型号LEICADMI3000M）上，观察试件显微组织（如图所示）。6mm钎焊接头母材6mm钎焊接头母材图10.50倍金相显微下母材的组织图10.50倍金相显微下母材的组织（c）6mm钎焊焊缝右（b）（c）6mm钎焊焊缝右（b）6mm钎焊焊缝中（a）6mm钎焊焊缝左（e）8mm钎焊焊缝中（d）8mm钎焊焊缝左（e）8mm钎焊焊缝中（d）8mm钎焊焊缝左（f）8mm钎焊焊缝右（h）10mm钎焊焊缝中（l）10mm钎焊焊缝右（h）10mm钎焊焊缝中（l）10mm钎焊焊缝右（g）10mm钎焊焊缝左图11.50倍金相焊缝显微组织图11.50倍金相焊缝显微组织图12.焊缝显微组织图12.焊缝显微组织4.2.2金相显微组织说明如图12所示，A是焊缝组织；B是热影响区；C是母材组织；可以看出在α固溶体上分布着Al6Mn和β相（Al8Mg5）和少许杂质如Mg2Si，Al3Fe。高热挤压变形，熔融化合物被粉碎，一旦挤压冷却，在基底上均匀分布为小颗粒，这不容易区分。6mm梯形钎焊焊缝右侧和10mm梯形钎焊焊缝左侧，有明显未焊上所形成的空洞。8mm梯形钎焊焊缝质量和腐蚀效果比6mm梯形钎焊焊缝和10mm梯形钎焊焊缝更好。4.3硬度测量试验使用维氏硬度计先选择力度，根据试件种类和焊缝的大小本次试验选择HV0.025。加压试件，上下移动调整台调整高度，直到在显微镜中看清试件的微观组织为止。选出要打点的位置，旋转镜头，进行打点。自动卸载力，出现菱形划痕，旋转镜头利用镜头中的两条线对齐菱形的对角线。最后输出数据得出试件的硬度。母材硬度焊缝硬度6mm梯形接头的焊缝硬度第一次测量58.3HV0.02571.9HV0.0256mm梯形接头的焊缝硬度第二次测量117.1HV0.02565.0HV0.0256mm梯形接头的焊缝硬度第三次测量118.3HV0.02564.6HV0.0256mm梯形接头的焊缝硬度第四次测量未测量6