CN112222673B - 用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料及其制备方法与应用 - Google Patents

用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料及其制备方法与应用。以所述钎料原材料的总质量为100％计，提供17～23wt％Cu；7～9wt％Mg；4.5～5.5wt％Si；8～12wt％Ga；50.5～63.5wt％Al，进行一次初炼、两次精炼处理，再利用快速冷却技术制备得到成分均匀、组织致密的钎料。采用钎料进行焊接的方法为：分别对原料进行清洗，将钎料置于待焊试样中间以三明治的形式进行装夹，在大气环境下进行炉中钎焊。使用箔状钎料对SiCp/Al复合材料进行钎焊时，可以很好的破除氧化铝薄膜，获得优质的焊接接头，且操作简单，成本低，效率高，适用于自动化生产。

Description

用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料及其制备方法 与应用
技术领域
本申请属于复合材料技术领域，尤其涉及一种用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料及其制备方法与应用。
背景技术
SiCp/Al复合材料因其具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐磨损、导热性能好、线膨胀系数小、抗辐射能力强等优点,在航空航天、武器装备、电子工业、汽车、仪表等领域有着广泛的应用前景，尤其在相控阵雷达T/R模块电子封装领域，集轻质/导热/抗谐振为一体，受到越来越多研究者们的关注，然而SiCp/Al复合材料焊接性能较差，目前常采用的焊接方法有熔化焊、钎焊、扩散焊等。其中由于钎焊具有焊接温度较低，在焊接过程中焊件受热均匀，焊后变形量较小等优点，可以实现精密仪器的焊接，成为SiCp/Al复合材料焊接的最有效的方法之一。
SiCp/Al复合材料是由基体铝合金和碳化硅颗粒作为增强相两部分组成的，由于铝的性质比较活泼很容易与氧气发生氧化反应，生成致密的氧化铝薄膜，覆盖在SiCp/Al复合材料表面，阻碍SiCp/Al复合材料的焊接，因此SiCp/Al复合材料常采用真空钎焊的方法进行焊接，防止在焊接过程中由氧化铝薄膜的产生，保证焊接的顺利进行。然而SiCp/Al复合材料真空钎焊对设备的真空度要求较高，且操作较为繁琐。
钎焊时，需要提供钎料润湿复合合金表面才能填满钎缝形成焊缝。钎料是指为实现两种材料(或零件)的结合，在其间隙内或间隙旁所加的填充物。钎料一般与钎剂配合起来使用，钎剂在加热过程中靠自身的酸性或碱性去除材料表面氧化膜等杂质，导致采用钎焊的方法进行SiCp/Al复合材料焊接的过程中需要同时提供钎料和钎剂，导致钎焊方法操作复杂、成本较高，不利于广泛使用。
发明内容
本申请的目的在于提供一种用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料及其制备方法与应用，旨在解决现有技术中需要在真空条件下进行焊接处理的操作繁琐、成本较高，以及在大气环境下焊接时需要同时使用钎料和钎剂的问题。
为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
第一方面，本申请提供一种用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料，以所述钎料的原材料的总质量为100％计，包括如下质量百分含量的金属：17～23％Cu；7～9％Mg；4.5～5.5％Si；8～12％Ga；50.5～63.5％Al。
第二方面，本申请提供一种用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
根据所述的用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料提供原材料；
提供保护气体气氛环境，将Cu单质、Ga单质、Al单质、Si-Al合金置于真空熔炼炉内加热熔炼，得到金属混合熔液，将所述金属混合熔液与Mg-Al合金混合，得到第一合金锭；
将所述第一合金锭进行两次精炼处理，得到钎料合金；
将所述钎料合金进行后处理，得到所述用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料。
第三方面，本申请提供一种用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料的使用方法，包括如下步骤：
提供碳化硅颗粒增强铝基复合材料，将所述碳化硅颗粒增强铝基复合材料依次进行除杂处理、去除氧化膜处理、钝化处理，得到待焊试样；
提供钎料，将所述钎料根据所述待焊试样的尺寸进行裁剪，并进行除杂处理，得到第一钎料；
将所述第一钎料与所述待焊试样以三明治的形式进行装夹，在大气环境下进行炉中钎焊，以升温速率为10～12℃/min，焊接温度为560～600℃，保温时间为30～40min的条件下进行焊接处理，得到SiCp/Al复合材料与钎料的焊接构件。
本申请第一方面提供的一种用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料，以所述钎料的原材料的总质量为100％计，包括17～23wt％Cu；7～9wt％Mg；4.5～5.5wt％Si；8～12wt％Ga；50.5～63.5wt％Al，形成“Al-Si-Cu-Mg-Ga”混合的钎料，其中，以Al为主要成分，Si、Mg、Cu均是表面活性元素，可以作为金属活化剂，Si和Cu易于向同组分的复合合金中作一定程度的晶间渗透，提高与母料的结合作用，同时能够改善钎料的流动性，进一步还含有Mg和Ga，在进行焊接的过程中钎料蒸气压较高可以很好的达到渗透及破除氧化铝薄膜的目的，在大气环境下也可以很好的实现SiCp/Al复合材料之间的连接，获得优质的焊接接头，该钎料成分均匀、组织致密，活性较高，具有一定的自钎作用；且对复合合金具有良好的的润湿性，能够在不添加钎剂的条件下单独使用，使SiCp/Al复合材料在大气环境钎焊时操作简单，成本降低，使用方便，生产效率较高，适用于自动化生产，可以广泛的应用于相控阵雷达T/R模块盒的焊接及其它铝基复合材料钎焊领域。
本申请第二方面提供的一种用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料的制备方法，该制备方法在保护气体气氛环境下，将Cu单质、Ga单质、Al单质、Si-Al合金进行加热熔炼，与Mg-Al合金混合得到第一合金锭；再进行两次精炼处理以及后处理得到钎料，该制备方法简单快捷，操作方便，且能够保证得到的钎料性能优异，用于焊接SiCp/Al复合材料，适于广泛使用。
本申请第三方面提供一种用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料的使用方法，在使用过程中，分别将碳化硅颗粒增强铝基复合材料和钎料进行前处理，将所述第一钎料与所述待焊试样以三明治的形式进行装夹，在大气环境下进行炉中钎焊，使用该钎料进行焊接处理，得到SiCp/Al复合材料与钎料的焊接构件，焊接构件的焊接接头强度较高，气密性较好，焊接效果优异。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的液态金属Ga。
图2是本申请实施例提供的箔状钎料。
图3是本申请实施例1提供的焊接接头的金相组织(A)以及电镜图(B)。
具体实施方式
为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。具体地，本申请实施例说明书中所述的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
术语“第一“、“第二”仅用于描述目的，用来将目的如物质彼此区分开，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一XX也可以被称为第二XX，类似地，第二XX也可以被称为第一XX。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
本申请实施例第一方面提供一种用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料，以钎料的原材料的总质量为100％计，包括如下质量百分含量的金属：17～23％Cu；7～9％Mg；4.5～5.5％Si；8～12％Ga；50.5～63.5％Al。
本申请提供的用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料为形成“Al-Si-Cu-Mg-Ga”混合的钎料，钎料用于焊接SiCp/Al复合材料，其中，以Al为主要成分，Si、Mg、Cu均是表面活性元素，可以作为金属活化剂，Si可降低母料及钎料的表面张力，有利于钎料润湿复合合金，且Si易于向同组分的复合合金中作一定程度的晶间渗透，提高与母料的结合作用；Cu元素向复合合金中的扩散作用较强，在钎焊过程中可以形成CuAl、CuAl2、CuAl3等过度相，起到提高钎焊接头强度，改善钎料流动性的作用；进一步协同Mg和Ga，Mg活性较大，可以起到改善钎料润湿性及破除氧化膜效果，还可以消除在钎焊过程中所处环境里的水分和氧气，减少钎料及构件的进一步氧化；Ga元素沿氧化膜晶界扩散，使晶粒间通道扩大，并且具有减少钎料及复合材料表面氧化膜的作用，促进钎料中元素与复合合金中元素的相互作用；使得到的钎料成分均匀、组织致密，活性较高，具有一定的自钎作用；且对复合合金具有良好的的润湿性，能够在不添加钎剂的条件下单独使用，使SiCp/Al复合材料在大气环境下进行钎焊时操作简单，成本降低，使用方便，生产效率较高，适用于自动化生产，可以广泛的应用于钎焊领域。
具体的，用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料中，以钎料的原材料的总质量为100％计，包括50.5～63.5wt％Al。Al为钎料主成分，与被焊复合合金SiCp/Al复合材料的主成分相同，使得在钎焊过程中，能够最大限度得提高润湿性，且保证钎焊接头的耐腐蚀性较好；钎料主要组分与复合合金相同，在冷凝过程时，其中与复合合金同成分的过剩相最易以复合合金晶粒为晶核外延生长，提高结合性能，使钎料与母料牢固结合。
以用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料的原材料的总质量为100％计，Al的添加量为50.5～63.5wt％，若Al的含量过低，则在钎焊过程中复合合金中的Al向钎缝中溶入的量过多，容易引起熔蚀；若Al含量较高，则其他添加元素的量会减少，则钎料的活性会降低，熔点较高，对复合材料的润湿性较差，影响钎焊效果。在本发明具体实施例中，以钎料的原材料的总质量为100％计，Al的添加量选自50.5wt％、51wt％、51.5wt％、52wt％、52.5wt％、53wt％、53.5wt％、54wt％、54.5wt％、55wt％、55.5wt％、56wt％、56.5wt％、57wt％、57.5wt％、58wt％、58.5wt％、59wt％、59.5wt％、60wt％、60.5wt％、61wt％、61.5wt％、62wt％、62.5wt％、63wt％、63.5wt％。
优选的，Al以金属单质的形式添加，进一步优选的，Al的纯度≥99.99％。
具体的，用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料中，以钎料的原材料的总质量为100％计，包括17～23wt％Cu。Cu向复合合金中的扩散作用较强，且在钎料中起到降低钎料熔点，改善钎料的润湿性及流动性的作用，在钎焊过程中，加热至480℃时，有利于形成CuAl2低熔相，在焊接过程中优先熔化，有利于钎料以及复合合金氧化膜得破除，促进钎料与复合合金之间的相互作用，且能够改善钎料的流动性和润湿性，保证钎料与复合合金中的作用效果强。
以用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料的原材料的总质量为100％计，Cu的添加量为17～23wt％，若钎料中添加的Cu的含量较低时，Cu元素无法起到降低钎料熔点，提高钎料润湿性及流动性的作用；若Cu元素的含量较高时，则钎料的硬度上升较快，且钎料柔韧性较差，钎料过脆，不利于钎焊反应。在本发明具体实施例中，以钎料的原材料的总质量为100％计，Cu的添加量选自17wt％、17.5wt％、18wt％、18.5wt％、19wt％、19.5wt％、20wt％、20.5wt％、21wt％、21.5wt％、22wt％、22.5wt％、23wt％。
优选的，Cu以金属单质的形式添加；进一步优选的，Cu的纯度≥99.99％。
具体的，用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料中，以钎料的原材料的总质量为100％计，包括7～9wt％Mg。Mg在钎料中起到提高钎料的活性，在钎焊过程中，使液态钎料表面张力减少，改善钎料对构件的润湿性，且在钎焊的过程中Mg的蒸气压较高，利于钎料及构件表面氧化膜的破除，Mg能进一步消除在钎焊环境中的水分和氧气，减少在钎焊过程中钎料及构件的进一步氧化。
以用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料的原材料的总质量为100％计，Mg的添加量为7～9wt％，若钎料中添加的Mg的含量较低时，由于该钎料用于在大气下对SiCp/Al复合材料进行钎焊，当钎料中的Mg的含量较低时，则钎料的活性较低，无法在钎焊过程中起到破除氧化膜及减少氧化膜产生的作用；若Mg的含量较高，则在钎焊的过程中会产生较多的Mg蒸气，具有一定的危险性，且容易对设备造成损害。在本发明具体实施例中，以用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料的原材料的总质量为100％计，Mg的添加量选自7wt％、7.3wt％、7.5wt％、7.8wt％、8wt％、8.3wt％、8.5wt％、8.8wt％、9wt％。
优选的，Mg以Mg-Al合金的形式添加，由于Mg元素具有熔点较低且容易挥发的缺点，为了保证在钎料制备过程中不会损耗Mg元素，因此以Mg-Al合金的形式添加。进一步的，在钎料Al-Si-Cu-Mg-Ga中Si单质和Cu单质的熔点较高，Ga的熔点较低，其中Al的熔点为中间温度，若添加的Mg元素是与Si或者Cu形成合金时，则由于熔点温度相差较大容易造成较多损耗，且具有一定危险性，与熔点为中间温度的Al元素形成合金添加进钎料中，可以有效的防止Mg元素熔点较低且容易挥发的缺点。
进一步优选的，Mg-Al合金中，以Mg-Al合金的总质量为100％计，Mg的质量百分含量为48～52wt％；控制合金中Mg元素的质量百分含量，进而更好地控制钎料中Mg元素的添加量。在本发明具体实施例中，Mg-Al合金中，以Mg-Al合金的总质量为100％计，Mg的质量百分含量为48wt％、49wt％、50wt％、51wt％、52wt％。
具体的，用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料中，以钎料的原材料的总质量为100％计，包括4.5～5.5wt％Si。Si为表面活性元素，可作为金属活化剂，在钎料中添加Si元素可以提高钎料的流动性及润湿性，且Si元素可以降低纯Al的液相线，在钎料中加入Si有利于箔状钎料的成型。同时，Si对SiC颗粒的亲和力较强，Si富集在SiC颗粒表面时可以降低SiC及钎料的表面张力，有利于钎料润湿复合合金，提高润湿性能。
以用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料的原材料的总质量为100％计，Si的添加量为4.5～5.5wt％，当钎料中Si的含量较低时，则Si元素无法起到提高钎料活性、润湿性、流动性以及降低SiC颗粒及钎料表面张力的作用；若钎料中Si元素的含量较高，则钎料中易于生成大块的初晶Si及针状的共晶Si，容易使钎焊接头较脆，导致焊接效果较差，不利于钎焊作用。在本发明具体实施例中，以用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料的原材料的总质量为100％计，Si的添加量选自4.5wt％、4.6wt％、4.7wt％、4.8wt％、4.9wt％、5wt％、5.1wt％、5.2wt％、5.3wt％、5.4wt％、5.5wt％。
优选的，Si以Si-Al合金的形式添加，由于单质Si熔点较高且不易与其他元素混合添加，因此以Si-Al合金的形式添加。进一步的，在钎料Al-Si-Cu-Mg-Ga中Mg单质的熔点较低，Cu单质的熔点较高，Ga的熔点较低，其中Al的熔点为中间温度，若添加的Si元素是与Mg或者Cu形成合金时，则由于熔点温度相差较大容易造成较多损耗，且具有一定危险性，与熔点为中间温度的Al元素形成合金添加进钎料中，可以有效的防止Si元素熔点较高且不易以单质形式与其他元素混合的缺点。
进一步优选的，Si-Al合金中，以Si-Al合金的总质量为100％计，Si的质量百分含量为28～32wt％；控制合金中Si元素的质量百分含量，进而更好地控制钎料中Si元素的添加量。在本发明具体实施例中，Si-Al合金中，以Si-Al合金的总质量为100％计，Si的质量百分含量为28wt％、29wt％、30wt％、31wt％、32wt％。
具体的，用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料中，以钎料的原材料的总质量为100％计，包括8～12wt％Ga。Ga熔点较低，仅有29.8℃，属于液态金属(如附图1所示)，当Ga作为钎料的组成元素时，Ga可以破坏Al的结构，沿晶界扩散，在钎料中添加适量的Ga即可以有效破除复合材料表面的氧化膜，也可以促进钎料向复合合金进行扩散，促进钎料中元素与复合合金中元素的相互作用。
以用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料的原材料的总质量为100％计，Ga的添加量为8～12wt％，当Ga的含量较低时，对Al2O3薄膜的破除效果不明显，当Ga的含量较高时，Ga对钎料结构破坏的较为严重，钎料较脆，不利于制成性能优异的复合材料，会影响钎焊作用。在本发明具体实施例中，以用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料的原材料的总质量为100％计，Ga的添加量选自8wt％、8.5wt％、9wt％、9.5wt％、10wt％、10.5wt％、11wt％、11.5wt％、12wt％。
优选的，Ga以金属单质的形式添加，进一步优选的，Ga的纯度≥99.99％。
优选的，如附图2所示，用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料为箔状钎料，且钎料的厚度为70～130μm；使得到的钎料为箔状钎料，有利于与与待焊试样以三明治的形式进行装夹，叠合搭接具有“三明治”结构方便进行钎焊作用。
进一步的，控制用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料的厚度为70～130μm，保证对钎焊SiCp/Al复合材料效果较好，若钎料的厚度较小，则复合材料中间的钎料较少，无法起到连接SiCp/Al复合材料的效果，焊接接头效果较差；若钎料的厚度较大，则复合材料中间的钎料则会在钎焊过程中溢出到钎缝外面，不利于构件的整体外观及后续的清理。
本申请实施例第二方面提供了一种用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料的制备方法，制备方法包括如下步骤：
S01.根据用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料提供原材料；
S02.提供保护气体气氛环境，将Cu单质、Ga单质、Al单质、Si-Al合金置于真空熔炼炉内加热熔炼，得到金属混合熔液，将金属混合熔液与Mg-Al合金混合，得到第一合金锭；
S03.将第一合金锭进行两次精炼处理，得到钎料合金；
S04.将钎料合金进行后处理，得到钎料。
本申请第二方面提供的一种用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料的制备方法，该制备方法在保护气体气氛环境下，将Cu单质、Ga单质、Al单质、Si-Al合金进行加热熔炼，与Mg-Al合金混合得到第一合金锭；再进行两次精炼处理以及后处理得到钎料，该制备方法简单快捷，操作方便，且能够保证得到的钎料性能优异，用于焊接SiCp/Al复合材料，适于广泛使用。
在步骤S01中，根据的用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料提供原材料，原材料的组成及添加量如上文，为了节约篇幅，此处不再进行赘述。
优选的，制备方法还包括：将Cu单质于稀盐酸溶液中进行除杂清洗；将Al单质、Si-Al合金于有机溶剂中进行除杂清洗。将提供的原材料进行洗涤处理，将各元素表面的杂质去除，保证制备得到的钎料纯度较高。
在一些实施例中，将Cu单质于稀盐酸溶液中进行除杂清洗的具体方法包括：将铜先放入体积百分浓度为5％～10％的HCl溶液中清洗10min～15min，再放入去离子水中清洗10min～15min，用吹风机将表面残留的液体吹干，得到洁净的铜。采用稀盐酸溶液对Cu单质进行清洗处理，去除铜表面产生的铜锈、油污及杂质等，使参与制备的Cu材料纯度≥99.99％。
在一些实施例中，将Al单质、Si-Al合金于有机溶剂中进行除杂清洗的具体方法包括：将Al单质、Si-Al合金先采用体积比为1：1的酒精和丙酮的混合溶液进行超声清洗10min～15min，再采用酒精溶液超声波清洗5min～10min，用吹风机将表面残留的酒精吹干，得到洁净的Al单质和Si-Al合金；采用有机溶剂对Al单质、Si-Al合金进行清洗，使Al单质、Si-Al合金的纯度较高。
在一些实施例中，由于Ga元素的熔点较低且在常温下呈现为液态的形式，故在添加的过程中不对Ga进行清洗；而Mg元素是以Mg-Al合金的形式进行添加的，且由于Mg-Al合金的熔点较低，Mg易与水发生反应，故提前将Mg-Al合金粉碎成细小的颗粒放入模具中，不对Mg-Al合金进行清洗。
在步骤S02中，提供保护气体气氛环境，将Cu单质、Ga单质、Al单质、Si-Al合金置于真空熔炼炉内加热熔炼，得到金属混合熔液，将金属混合熔液与Mg-Al合金混合，得到第一合金锭。
优选的，保护气体气氛环境选自氩气保护气体气氛环境，提供氩气保护气体气氛环境，使金属混合过程中不会有氧气参与反应，保证形成“Al-Si-Cu-Mg-Ga”混合的钎料。在本发明优选实施例中，提供的氩气保护气体气氛环境的压力为0MPa，使熔炼炉内部与外部的压力一致。
优选的，将熔炼炉采用酒精进行擦拭，进行除杂处理。进一步的，对熔炼炉进行抽真空处理，使熔炼炉内部的真空度达到1～10Pa，形成真空熔炼炉。
进一步的，将Cu单质、Ga单质、Al单质、Si-Al合金置于真空熔炼炉内加热熔炼的步骤中，控制加热温度为730-765℃，使Cu单质、Ga单质、Al单质、Si-Al合金完全熔化，得到金属混合熔液。
优选的，将金属混合熔液进行自然冷却1～3分钟，使金属混合熔液冷却至610～620℃，将金属混合熔液与Mg-Al合金混合，得到第一合金锭。当金属混合熔液冷却至610～620℃时与Mg-Al合金混合的过程中，各元素之间重新组合发生新的化学反应生成新的物质，如CuAl、CuAl2、CuAl3、Mg2Si等过度相。
在本发明优选实施例中，采用酒精将熔炼炉进行擦拭，将Cu单质、Ga单质、Al单质、Si-Al合金置于熔炼炉内；抽真空，使熔炼炉的真空度达到1～10Pa，并充入氩气，使熔炼炉内部为氩气气体气氛环境，并控制压力为0MPa；将Cu单质、Ga单质、Al单质、Si-Al合金置于真空熔炼炉内，控制加热温度为730-765℃，使Cu单质、Ga单质、Al单质、Si-Al合金完全熔化，得到金属混合熔液；将金属混合熔液进行自然冷却1～3分钟，使金属混合熔液冷却至610～620℃，将金属混合熔液与Mg-Al合金混合，得到第一合金锭。
在步骤S03中，将第一合金锭进行两次精炼处理，得到钎料合金。优选的，将第一合金锭进行两次精炼处理的步骤中两次精炼处理的方法为：提供保护气体气氛环境，将第一合金锭置于真空高频熔炼炉内加热熔炼进行第一次精炼处理，得到第一金属熔液，将第一金属熔液置于模具中冷却处理，得到第二合金锭；将第二合金锭置于真空高频熔炼炉内加热熔炼进行第二次精炼处理，得到第二金属熔液，将第二金属熔液置于模具中冷却处理，得到钎料合金。
在本发明优选实施例中，将第一合金锭进行两次精炼处理的具体步骤包括如下：将第一合金锭置于熔炼炉内；抽真空，使熔炼炉的真空度达到1～10Pa，并充入氩气，使熔炼炉内部为氩气气体气氛环境，并控制压力为0MPa；将第一合金锭置于真空高频熔炼炉内，控制加热温度为730-765℃进行第一次精炼处理，使第一合金锭完全熔化，得到第一金属熔液；将第一金属熔液进行自然冷却1～3分钟，使第一金属熔液冷却至610～620℃，置于模具中冷却处理，得到第二合金锭；将第二合金锭置于真空高频熔炼炉内，控制加热温度为730-765℃进行第二次精炼处理，使第二合金锭完全熔化，得到第二金属熔液；将第二金属熔液进行自然冷却1～3分钟，使第二金属熔液冷却至610～620℃，置于模具中冷却处理，得到钎料合金。
优选的，模具为柱状模具，得到的钎料合金为柱状钎料合金。
在步骤S04中，将钎料合金进行后处理，得到用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料。
优选的，将钎料合金进行后处理的步骤中，包括：
S041.将钎料合金进行切割并清洗，得到块状钎料；
S042.提供保护气体气氛环境，将块状钎料置于真空甩带机的玻璃管中加热熔解，得到液体钎料；
S043.启动喷带装置，使液体钎料从玻璃管中喷出，于转速为1300～1400r/min的铜辊的作用下快速冷却，得到用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料。
在步骤S041中，将钎料合金进行切割的步骤中，将钎料合金进行切割得到块状钎料。优选的，控制块状钎料的粒径小于3mm，对钎料进行切割得到粒径较小的块状钎料是为了便于后续处理中可放入甩带机的石英玻璃管内，利于甩带的进行。
进一步的，对钎料合金进行清洗的步骤中，将钎料合金先采用超声清洗10min～20min，再采用酒精清洗10min～15min，用吹风机将表面残留的酒精吹干，得到洁净的块状钎料。
在步骤S042中，提供保护气体气氛环境，将块状钎料置于真空甩带机的玻璃管中加热熔解，得到液体钎料。
优选的，保护气体气氛环境选自氩气保护气体气氛环境，提供氩气保护气体气氛环境，使金属混合过程中不会有氧气参与反应，保证形成“Al-Si-Cu-Mg-Ga”混合的钎料。在本发明优选实施例中，提供的氩气保护气体气氛环境的压力为0MPa，使熔炼炉内部与外部的压力一致。
进一步，将块状钎料置于真空甩带机的玻璃管中加热熔解，得到液体钎料。
优选的，真空甩带机的玻璃管置于甩带机铜辊正上方的感应线圈内，使石英玻璃管的喷嘴位置距铜辊表面1.2～1.6mm；有利于使熔解的液体钎料通过喷嘴喷出而采用铜辊打磨快速冷却得到箔状钎料。
优选的，将块状钎料置于真空甩带机的玻璃管中，打开甩带机初抽阀，将甩带机内部压力抽至-0.1Pa，再打开扩散泵和前级阀对甩带机抽真空，使甩带机内部真空达到2×10-2Pa；打开进氩气阀门通入氩气，使得甩带机内部压力达到-0.07Pa，关闭阀门，调整石英玻璃管喷嘴压力至0.03Pa；打开感应加热装置，以最低加热功率对石英玻璃管内钎料进行加热，以25～30A/min的速率增加加热功率至75～80A，加热时间为8～10min的方法进行加热熔解，使得石英玻璃管内的钎料逐步熔化至橙红色金属熔液，得到液体钎料。
在步骤S043中，启动喷带装置，使液体钎料从玻璃管中喷出，于转速为1300～1400r/min的铜辊的作用下快速冷却，得到用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料。采用甩带机的快速冷却技术将熔态钎料在高速旋转的铜辊上经过急冷的方法制备成箔状钎料，降低了钎料的固液相线，提高了钎料的活性，使用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料具有非晶态或纳米晶结构。
优选的，还包括对铜辊进行预处理，预处理的方法包括：打开甩带机伺服器开关调整转速至250r/min，用800#砂纸对铜辊表面进行打磨预处理，以备后续得到平整光滑的箔状钎料。
优选的，将钎料合金进行后处理，得到钎料为箔状钎料，且钎料的厚度为70～130μm。
在本发明具体实施例中，用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料的制备方法，包括如下步骤：
称取原料：按照质量百分含量为17～23wt％Cu、7～9wt％Mg、4.5～5.5wt％Si、8～12wt％Ga和50～63.5wt％Al称取铝镁合金、铝硅合金、铜、镓和铝作为原材料，纯度均在99.99％以上；铝镁合金中Mg的含量为50％，铝硅合金中Si的含量为30％；
原料清洗：将铝及铝硅合金先采用体积比为1：1的酒精和丙酮混合溶液超声清洗10min～15min，再采用酒精超声波清洗5min～10min，用吹风机将表面残留的酒精吹干，得到洁净的铝及铝硅合金；将铜先放入体积百分浓度为5％～10％的HCl溶液中清洗10min～15min，再放入去离子水中清洗10min～15min，用吹风机将表面残留的液体吹干，得到洁净的铜；
放入熔炼炉：将感应熔炼炉内部及坩埚采用酒精擦拭干净，并用吹风机吹干，将洁净的铝、铝硅合金、铜和镓放入坩埚中；
抽真空：将坩埚转移至感应熔炼炉内，关闭炉门，打开机械泵对感应熔炼炉进行抽真空操作，当真空度达到1Pa～10Pa时，关闭机械泵；
充氩气：打开充气阀门，充入氩气，直到感应熔炼炉内部与外部压力一致，压力值显示为0MPa；
加热熔炼：打开熔炼炉的加热装置，调节电流频率对熔炼炉内坩埚进行加热，加热至坩埚内的金属融化时，持续晃动坩埚摇杆使坩埚内熔化的金属混合均匀，当金属全部融化并混合均匀后关闭加热装置，将坩埚内金属溶液自然冷却1min～3min，得到金属熔液；
浇注成锭：当金属熔液的颜色呈暗红色时，将金属熔液倒入放有铝镁合金的模具中，得到合金锭，再将合金锭放入坩埚中；
两次精炼处理：重复两次上述“加热熔炼”步骤，将再次得到的金属溶液倒入模具中，得到柱状钎料合金；
切割：对柱状钎料合金进行切割，得到块状钎料；块状钎料的粒径小于3mm；
清洗柱状钎料：将块状钎料先采用超声清洗10min～20min，再采用酒精清洗10min～15min，用吹风机将表面残留的酒精吹干，得到洁净的块状钎料；
装置钎料：将洁净的块状钎料放入甩带机的石英玻璃管中，将玻璃管置于甩带机铜辊正上方的感应线圈内，调整石英玻璃管的位置，玻璃管喷嘴位置距铜辊表面1.2～1.6mm；
打磨铜辊：打开甩带机伺服器开关调整转速至250r/min，用800#砂纸对铜辊表面进行打磨，以备后续得到平整光滑的箔状钎料，关闭甩带机舱门。
抽真空：首先打开甩带机初抽阀，将甩带机内部压力抽至-0.1Pa，然后打开扩散泵和前级阀对甩带机抽真空，使得甩带机内部真空达到2×10-2Pa；
通氩气：打开进氩气阀门通入氩气，使得甩带机内部压力达到-0.07Pa，关闭阀门，调整石英玻璃管喷嘴压力至0.03Pa；
调整转速：打开辊轮正转开关，调整铜辊转速至1300r/min；
加热：打开感应加热装置，首先以最低加热功率对石英玻璃管内柱状钎料进行加热，然后以25A/min的速率增加加热功率至75A，加热8～10min，使得石英玻璃管内的柱状钎料逐步熔化至橙红色金属熔液；
喷带：启动喷带装置，使液体钎料快速从玻璃管中喷出，在高速旋转的铜辊的作用下快速冷却形成箔状的用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料；制得的箔状钎料成分均匀、组织致密厚度为70～130μm。
本申请实施例第三方面提供一种用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料的使用方法，使用方法包括如下步骤：
G01.提供碳化硅颗粒增强铝基复合材料，将碳化硅颗粒增强铝基复合材料依次进行除杂处理、去除氧化膜处理、钝化处理，得到待焊试样；
G02.提供钎料，将钎料根据待焊试样的尺寸进行裁剪，并进行除杂处理，得到第一钎料；
G03.将第一钎料与待焊试样以三明治的形式进行装夹，在大气环境下进行炉中钎焊，以升温速率为10～12℃/min，焊接温度为560～600℃，保温时间为30～40min的条件下进行焊接处理，得到SiCp/Al复合材料与钎料的焊接构件。
本申请第三方面提供一种用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料的使用方法，在使用过程中，分别将碳化硅颗粒增强铝基复合材料和钎料进行前处理，将第一钎料与待焊试样以三明治的形式进行装夹，在大气环境下进行炉中钎焊，使用该钎料进行焊接处理，得到SiCp/Al复合材料与钎料的焊接构件，焊接构件的焊接接头强度较高，气密性较好，焊接效果优异。
在步骤G01中，提供碳化硅颗粒增强铝基复合材料，将碳化硅颗粒增强铝基复合材料依次进行除杂处理、去除氧化膜处理、钝化处理，得到待焊试样。优选的，碳化硅颗粒增强铝基复合材料的规格为20mm×10mm×2mm的片状材料。
优选的，将碳化硅颗粒增强铝基复合材料依次进行除杂处理、去除氧化膜处理、钝化处理，得到待焊试样的方法包括如下步骤：将碳化硅颗粒增强铝基复合材料置于体积百分浓度为7％～9％的强碱溶液中腐蚀30～50s，再放入蒸馏水中清洗10min～15min；用体积百分浓度为5％～8％的HNO3溶液对表面进行钝化处理3～5min，将钝化后的碳化硅颗粒增强铝基复合材料放入体积比为1：1的酒精和丙酮的混合溶液中清洗15min～18min，再采用酒精清洗10min～15min，用吹风机将表面残留的酒精吹干，得到洁净的待焊试样。
进一步优选的，强碱溶液选自氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的至少一种。在本发明优选实施例中，强碱溶液选自氢氧化钠溶液，且体积百分浓度浓度为7％，进行腐蚀是为了清除试样表面的氧化铝薄膜，发生的反应是氧化铝与氢氧化钠之间的反应Al2O3+2NaOH＝2NaAlO2+H2O；该反应能将材料表面的氧化铝薄膜去除，保证不会影响后续钎焊反应。
进一步，利用强碱溶液除去材料表面的氧化铝薄膜后，采用硝酸溶液钝化材料，添加硝酸一方面是让硝酸与试样表面残留的氢氧化钠溶液发生中和反应，NaAlO2+HNO3+H2O＝NaNO3+Al(OH)3↓；另一方面是铝与硝酸发生钝化反应生成氧化铝薄膜2Al+6HNO3＝Al2O3+6NO2↑+3H2O，钝化生成的氧化铝薄膜较薄，在钎焊过程中由于热膨胀系数差异较大会自动破裂。
在步骤G02中，提供钎料，将钎料根据待焊试样的尺寸进行裁剪，并进行除杂处理，得到第一钎料。优选的，除杂处理包括采用体积比为1：1的酒精和丙酮混合溶液中清洗10min～15min，再放入酒精溶液中清洗5min～10min，取出吹干，得到第一钎料。
在步骤G03中，将第一钎料与待焊试样以三明治的形式进行装夹，在大气环境下进行炉中钎焊，以升温速率为10～12℃/min，焊接温度为560～600℃，保温时间为30～40min的条件下进行焊接处理，得到SiCp/Al复合材料与钎料的焊接构件。
优选的，将第一钎料与待焊试样以三明治的形式进行装夹，采用搭接的方式进行焊接，将装夹好的构件放置在304不锈钢夹具上并施加2.5MPa～3.5MPa的压力。
进一步，在大气环境下进行炉中钎焊，以升温速率为10～12℃/min，焊接温度为560～600℃，保温时间为30～40min的条件下进行焊接处理，得到SiCp/Al复合材料与钎料的焊接构件。
在本发明优选实施例中，将第一试样复合物进行焊接处理，设置工艺参数为：升温速率10℃/min，焊接温度580℃，保温时间为30min，焊接完成后随炉冷却至180℃以下取出，得到SiCp/Al复合材料与钎料的焊接构件。
下面结合具体实施例进行说明。
实施例1
一种用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料
以用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料的原材料的总质量为100％计，包括如下质量百分含量的下列金属：20％Cu；8％Mg；5％Si；8％Ga；59％Al；
其中，Cu、Ga、Al以金属单质的形式添加，纯度≥99.99％；Mg以Mg-Al合金的形式添加，Mg-Al合金的质量百分含量为16％，Mg-Al合金中，以Mg-Al合金的总质量为100％计，Mg的质量百分含量为50wt％；Si以Si-Al合金的形式添加，Si-Al合金的质量百分含量为16.67％，Si-Al合金中，以Si-Al合金的总质量为100％计，Si的质量百分含量为30wt％。
一种用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料的制备方法
(1)称取原料：按照实施例1提供的用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料称取原料；
(2)原料清洗：将铝及铝硅合金先采用体积比为1：1的酒精和丙酮混合溶液超声清洗10min～15min，再采用酒精超声波清洗5min～10min，用吹风机将表面残留的酒精吹干，得到洁净的铝及铝硅合金；将铜先放入体积百分浓度为5％～10％的HCl溶液中清洗10min～15min，再放入去离子水中清洗10min～15min，用吹风机将表面残留的液体吹干，得到洁净的铜；
(3)放入熔炼炉：将感应熔炼炉内部及坩埚采用酒精擦拭干净，并用吹风机吹干，将洁净的铝、铝硅合金、铜和镓放入坩埚中；
(4)抽真空：将坩埚转移至感应熔炼炉内，关闭炉门，打开机械泵对感应熔炼炉进行抽真空操作，当真空度达到1Pa～10Pa时，关闭机械泵；
(5)充氩气：打开充气阀门，充入氩气，直到感应熔炼炉内部与外部压力一致，压力值显示为0MPa；
(6)加热熔炼：打开熔炼炉的加热装置，调节电流频率对熔炼炉内坩埚进行加热，加热至坩埚内的金属融化时，持续晃动坩埚摇杆使坩埚内熔化的金属混合均匀，当金属全部融化并混合均匀后关闭加热装置，将坩埚内金属溶液自然冷却1min～3min，得到金属熔液；
(7)浇注成锭：当金属熔液的颜色呈暗红色时，将金属熔液倒入放有铝镁合金的模具中，得到合金锭，再将合金锭放入坩埚中；
(8)两次精炼处理：重复两次上述“加热熔炼”步骤，将再次得到的金属溶液倒入模具中，得到柱状钎料合金；
(9)切割：对柱状钎料合金进行切割，得到块状钎料；块状钎料的粒径小于3mm；
(10)清洗柱状钎料：将块状钎料先采用超声清洗10min～20min，再采用酒精清洗10min～15min，用吹风机将表面残留的酒精吹干，得到洁净的块状钎料；
(11)装置钎料：将洁净的块状钎料放入甩带机的石英玻璃管中，将玻璃管置于甩带机铜辊正上方的感应线圈内，调整石英玻璃管的位置，玻璃管喷嘴位置距铜辊表面1.2～1.6mm；
(12)打磨铜辊：打开甩带机伺服器开关调整转速至250r/min，用800#砂纸对铜辊表面进行打磨，以备后续得到平整光滑的箔状钎料，关闭甩带机舱门。
(13)抽真空：首先打开甩带机初抽阀，将甩带机内部压力抽至-0.1Pa，然后打开扩散泵和前级阀对甩带机抽真空，使得甩带机内部真空达到2×10-2Pa；
(14)通氩气：打开进氩气阀门通入氩气，使得甩带机内部压力达到-0.07Pa，关闭阀门，调整石英玻璃管喷嘴压力至0.03Pa；
(15)调整转速：打开辊轮正转开关，调整铜辊转速至1300r/min；
(16)加热：打开感应加热装置，首先以最低加热功率对石英玻璃管内柱状钎料进行加热，然后以25A/min的速率增加加热功率至75A，加热8～10min，使得石英玻璃管内的柱状钎料逐步熔化至橙红色金属熔液；
(17)喷带：启动喷带装置，使液体钎料快速从玻璃管中喷出，在高速旋转的铜辊的作用下快速冷却形成箔状钎料；制得的箔状钎料成分均匀、组织致密厚度为80μm。
一种用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料的使用方法
①提供碳化硅颗粒增强铝基复合材料，碳化硅颗粒增强铝基复合材料的规格为20mm×10mm×2mm的片状材料；将片状材料置于体积百分浓度为7％的氢氧化钠溶液中腐蚀30s，再放入蒸馏水中清洗10min～15min；用体积百分浓度为5％的HNO3溶液对片状材料表面进行钝化处理3～5min，将钝化后的片状材料放入体积比为1：1的酒精和丙酮的混合溶液中清洗15min～18min，再采用酒精清洗10min～15min，用吹风机将表面残留的酒精吹干，得到洁净的待焊试样；
②提供钎料，将钎料根据待焊试样的尺寸进行裁剪，并采用体积比为1：1的酒精和丙酮混合溶液中清洗10min～15min，再放入酒精溶液中清洗5min～10min，取出吹干，得到第一钎料；
③将第一钎料与待焊试样以三明治的形式进行装夹，采用搭接的方式进行焊接，将搭接好的构件放置在304不锈钢夹具上并施加2.5MPa～3.5MPa的压力；在大气环境下进行炉中钎焊，以升温速率为10℃/min，焊接温度为580℃，保温时间为30min的条件下进行焊接处理，得到SiCp/Al复合材料与钎料的焊接构件。
实施例2
与实施例1相比，“一种用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料，以钎料的原材料的总质量为100％计，包括如下质量百分含量的下列金属：20％Cu；8％Mg；5％Si；8％Ga；59％Al。”修改为“一种用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料，以钎料的原材料的总质量为100％计，包括如下质量百分含量的下列金属：20％Cu；8％Mg；5％Si；9％Ga；58％Al。”
其他内容与实施例1一致。
实施例3
与实施例1相比，“一种用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料，以钎料的原材料的总质量为100％计，包括如下质量百分含量的下列金属：20％Cu；8％Mg；5％Si；8％Ga；59％Al。”修改为“一种用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料，以钎料的原材料的总质量为100％计，包括如下质量百分含量的下列金属：20％Cu；8％Mg；5％Si；10％Ga；57％Al。”
其他内容与实施例1一致。
实施例4
与实施例1相比，“一种用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料，以钎料的原材料的总质量为100％计，包括如下质量百分含量的下列金属：20％Cu；8％Mg；5％Si；8％Ga；59％Al。”修改为“一种用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料，以钎料的原材料的总质量为100％计，包括如下质量百分含量的下列金属：20％Cu；8％Mg；5％Si；11％Ga；56％Al。”
其他内容与实施例1一致。
性能测试：
对实施例1～4采用分别制备得到钎料进行焊接SiCp/Al复合材料的过程中，对得到的SiCp/Al复合材料与钎料的焊接构件的焊接接头的抗剪切强度和气密性进行测定并分析。
结果分析：
实施例1制备得到钎料进行焊接SiCp/Al复合材料，SiCp/Al复合材料与钎料的焊接构件的焊接接头的金相组织如附图3A所示，焊接接头的电镜图如附图3B所示，由图3A和图3B可以看出，焊接接头的材料结合紧凑，性能优异；且测试得到焊接接头的抗剪切强度为70.35MPa，气密性为1×10-9Pa·m3/s以下。
实施例2制备得到钎料进行焊接SiCp/Al复合材料，SiCp/Al复合材料与钎料的焊接构件的焊接接头的抗剪切强度为85.63MPa，气密性为1×10-9Pa·m3/s以下。
实施例3制备得到钎料进行焊接SiCp/Al复合材料，SiCp/Al复合材料与钎料的焊接构件的焊接接头的抗剪切强度为97.35MPa，气密性为1×10-9Pa·m3/s以下。
实施例4制备得到钎料进行焊接SiCp/Al复合材料，SiCp/Al复合材料与钎料的焊接构件的焊接接头的抗剪切强度为81.25MPa，气密性为1×10-9Pa·m3/s以下。
以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料，其特征在于，以所述钎料的原材料的总质量为100%计，包括如下质量百分含量的金属：20%Cu；8%Mg；5%Si；10%Ga；57%Al；Cu、Ga、Al以金属单质的形式添加，纯度≥99.99%；所述Mg以Mg-Al合金的形式添加；所述Mg-Al合金中，以所述Mg-Al合金的总质量为100%计，Mg的质量百分含量为50 wt%所述Si以Si-Al合金的形式添加；所述Si-Al合金中，以所述Si-Al合金的总质量为100%计，Si的质量百分含量为30 wt%；得到的用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料的抗剪切强度为97.35MPa，气密性为1×10-9 Pa·m3/s以下；
且，所述用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料的制备方法包括如下步骤：
根据所述的用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料提供原材料；
提供保护气体气氛环境，将Cu单质、Ga单质、Al单质、Si-Al合金置于真空熔炼炉内加热熔炼，得到金属混合熔液，当金属熔液的颜色呈暗红色时，将金属熔液倒入放有铝镁合金的模具中，得到合金锭，再将合金锭放入坩埚中，得到第一合金锭；
将所述第一合金锭进行两次精炼处理，所述精炼处理的具体步骤包括：将第一合金锭置于熔炼炉内；抽真空，使熔炼炉的真空度达到1~10 Pa，并充入氩气，使熔炼炉内部为氩气气体气氛环境，并控制压力为0 MPa；将第一合金锭置于真空高频熔炼炉内，控制加热温度为730-765℃进行第一次精炼处理，使第一合金锭完全熔化，得到第一金属熔液；将第一金属熔液进行自然冷却1~3分钟，使第一金属熔液冷却至610~620℃，置于模具中冷却处理，得到第二合金锭；将第二合金锭置于真空高频熔炼炉内，控制加热温度为730-765℃进行第二次精炼处理，使第二合金锭完全熔化，得到第二金属熔液；将第二金属熔液进行自然冷却1~3分钟，使第二金属熔液冷却至610~620℃，置于模具中冷却处理，得到钎料合金；
将所述钎料合金进行后处理，得到所述用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料。
2.根据权利要求1所述的用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料，其特征在于，所述钎料为箔状钎料，且所述钎料的厚度为70~130 μm。
3.根据权利要求1所述的用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料，其特征在于，所述制备方法还包括：将所述Cu单质于稀盐酸溶液中进行除杂清洗；将所述Al单质、所述Si-Al合金于有机溶剂中进行除杂清洗。
4.根据权利要求1所述的用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料，其特征在于，将所述钎料合金进行后处理的步骤中，包括：
将所述钎料合金进行切割并清洗，得到块状钎料；
提供保护气体气氛环境，将所述块状钎料置于真空甩带机的玻璃管中加热熔解，得到液体钎料；
启动喷带装置，使液体钎料从玻璃管中喷出，于转速为1300~1400 r/min的铜辊的作用下快速冷却，得到所述用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料。
5.根据权利要求4所述的用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料，其特征在于，将所述块状钎料置于真空甩带机的玻璃管中加热熔解的步骤中，所述加热熔解的方法为：以25~30 A/min的速率增加加热功率至75~80 A，加热时间为8~10 min。
6.一种如权利要求1~5任一所述的用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括如下步骤：
提供碳化硅颗粒增强铝基复合材料，将所述碳化硅颗粒增强铝基复合材料依次进行除杂处理、去除氧化膜处理、钝化处理，得到待焊试样；
提供钎料，将所述钎料根据所述待焊试样的尺寸进行裁剪，并进行除杂处理，得到第一钎料；
将所述第一钎料与所述待焊试样以三明治的形式进行装夹，在大气环境下进行炉中钎焊，以升温速率为10~12℃/min，焊接温度为560~600℃，保温时间为30~40 min的条件下进行焊接处理，得到SiCp/Al复合材料与钎料的焊接构件。
CN202010948627.5A 2020-09-10 2020-09-10 用于大气环境下焊接SiCp/Al复合材料的钎料及其制备方法与应用 Active CN112222673B (zh)

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