本發(fā)明涉及鋁合金釬料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種含TiC納米顆粒的鋁合金釬料及制備方法。
背景技術(shù)：
隨著國內(nèi)外企業(yè)提出散熱器輕量化、小型化、降低成本的要求，對鋁代銅的研究工作已經(jīng)取得了一定的突破。隨著鋁制品的大規(guī)模應用，鋁釬焊材料的用量也大幅度增加，鋁制換熱器及散熱器已經(jīng)在家用空調(diào)、汽車空調(diào)等中廣泛使用。隨著散熱器廣泛采用鋁合金作為制作材料，鋁合金釬焊材料的使用量將顯著提高，伴隨著用量的提高，釬焊技術(shù)和焊接接頭質(zhì)量的要求也將隨之變得嚴格要求，其中很重要的就是釬料。目前鋁合金釬焊材料常用有Al-Mg-Si型釬料，其具有結(jié)合強度高、鋪展?jié)櫇裥院檬堑膬?yōu)點，但是采用Al-Mg-Si合金釬焊時以為鋁合金自身的缺點，常會出現(xiàn)接頭軟化的現(xiàn)象，使得釬焊質(zhì)量不能達到理想狀態(tài)。因此，迫切需要研發(fā)制備中低溫熔點合金釬料，降低釬焊溫度強化焊縫金屬保證焊層具備良好的力學性能。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提出了一種含TiC納米顆粒的鋁合金釬料，在Al-Si基合金劑基礎上添加了TiC納米顆粒，強化焊接接頭的組織結(jié)構(gòu)，提高了接頭的力學性能，強度達到350MPa，優(yōu)化制備工藝，獲得了焊接性能好且力學性能優(yōu)良的釬料，滿足生產(chǎn)和應用的要求。
本發(fā)明提出的一種含TiC納米顆粒的鋁合金釬料，其原料按重量百分比包括：鋁合金基材90～98％、TiC納米顆粒2～10％；鋁合金基材組分按重量百分比包括：Si 4～6％，F(xiàn)e 0.1～0.3％，Cu 0.1～0.5％，Zn 0.05～0.2％，余量為Al及不可避免的雜質(zhì)。
優(yōu)選地，Si在鋁合金基材中的重量百分比為4％、4.1％、4.2％、4.3％、4.4％、4.5％、4.6％、4.7％、4.8％、4.9％、5％、5.1％、5.2％、5.3％、5.4％、5.5％、5.6％、5.7％、5.8％、5.9％、6％，F(xiàn)e在鋁合金基材中的重量百分比為0.1％、0.12％、0.14％、0.16％、0.18％、0.2％、0.22％、0.24％、0.26％、0.28％、0.3％，Cu在鋁合金基材中的重量百分比為0.1％、0.12％、0.14％、0.16％、0.18％、0.2％、0.22％、0.24％、0.26％、0.28％、0.3％、0.32％、0.34％、0.36％、0.38％、0.4％、0.42％、0.44％、0.46％、0.48％、0.5％，Zn在鋁合金基材中的重量百分比為0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.1％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.2％。
優(yōu)選地，TiC納米顆粒制備過程如下：將金紅石和炭黑置于分散介質(zhì)中混合球磨15-20h，烘干得到混合物料，將混合物料在不同的微波功率下進行微波反應，冷卻至100℃以下，得到TiC納米顆粒。
優(yōu)選地，混合物料微波反應分為三個階段：第一階段、第二階段和第三階段。
優(yōu)選地，第一階段微波功率為8000W，反應時間為15-25min。
優(yōu)選地，第二階段微波功率為10000W，反應時間為15-25min。
優(yōu)選地，第三階段微波功率為12000W，反應時間為25-35min。
優(yōu)選地，第一階段微波功率為8000W，反應時間為15-25min；第二階段微波功率為10000W，反應時間為15-25min；第三階段微波功率為12000W，反應時間為25-35min。
優(yōu)選地，微波反應第一階段微波功率為8000W，反應時間為20min，第二階段微波功率為10000W，反應時間為20min，第三階段微波功率為12000W，反應時間為30min。
優(yōu)選地，TiO2和炭黑的摩爾比為1：3～4，其中TiO2為金紅石中的TiO2含量。
優(yōu)選地，在TiC納米顆粒制備過程中，烘干在50℃的鼓風干燥箱中進行，烘干時間為24h。
優(yōu)選地，在TiC納米顆粒制備過程中，冷卻至70-90℃。
優(yōu)選地，在TiC納米顆粒制備過程中，分散介質(zhì)為無水乙醇；優(yōu)選地，球磨的料：球：無水乙醇的重量比為1:5:2。
優(yōu)選地，球磨的料是指待球磨的金紅石和炭黑的混合物，球是指球磨機中的耐磨球。
優(yōu)選地，其原料按重量百分比包括：鋁合金基材95％、TiC納米顆粒5％。
優(yōu)選地，鋁合金基材組分按重量百分比包括：Si 5％，F(xiàn)e 0.2％，Cu 0.3％，Zn 0.15％，余量為Al及不可避免的雜質(zhì)。
一種含TiC納米顆粒的鋁合金釬料的制備方法，包括如下步驟：
S1、在感應爐加入鋁合金基材，升溫，待鋁合金基材融化后檢測基材合金液中組分含量，除去表面浮渣，得到基材合金液；
S2、將TiC納米顆粒加入基材合金液中，通入氬氣作為保護氣，升溫至550-600℃，攪拌，保溫為1-2h，空冷得到釬料基材。
S3、將釬料基材進行時效處理，時效溫度為150-170℃，時效時間為4-12h，得到含TiC納米顆粒的鋁合金釬料。
優(yōu)選地，在S2中，升溫至580℃，保溫1.5h。
優(yōu)選地，在S3中，時效溫度為160℃，時效時間為8h。
本發(fā)明采用Al-Si合金作為釬料基材，Si在釬焊鋁合金表面時具備良好的潤濕性、抗腐蝕性、在母材表面的鋪展性能良好，加入少量的Cu、Zn、Fe一方面降低了釬料的熔點，保護焊接主體金屬不受損害，另一方面提高了焊接接頭的強度，獲得優(yōu)異性能的釬焊接頭；TiC顆粒以兩種形式存在于焊后接頭中，一部分TiC殘留在鋁基體中，成為基體的強化相，提高了焊接接頭強度，一部分TiC偏聚在鋁晶界，TiC在Al基體中的可動性極低，起到釘扎晶界的作用，阻礙晶界的遷移，從而抑制晶粒長大，細化接頭組織，焊接接頭組織都具有良好的韌性，在拉伸載荷下表現(xiàn)出良好的塑性變形能力，有效地提高接頭焊接強度，改善鋁合金焊接質(zhì)量；釬料制備過程對基材進行加熱處理，使金屬合金與TiC顆粒固溶強化，提高了焊縫的強度，時效處理使得釬料內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加緊致，強度顯著提高。
具體實施方式
下面，通過具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。
實施例1
一種含TiC納米顆粒的鋁合金釬料，其原料按重量百分比包括：鋁合金基材95％、TiC納米顆粒5％；鋁合金基材組分按重量百分比包括：Si 5％，F(xiàn)e 0.2％，Cu 0.3％，Zn 0.15％，余量為Al及不可避免的雜質(zhì)。
實施例2
一種含TiC納米顆粒的鋁合金釬料，其原料按重量百分比包括：鋁合金基材98％、TiC納米顆粒2％；鋁合金基材組分按重量百分比包括：Si 4％，F(xiàn)e 0.3％，Cu 0.1％，Zn 0.2％，余量為Al及不可避免的雜質(zhì)；TiC納米顆粒制備過程如下：將金紅石和炭黑置于分散介質(zhì)中混合球磨15h，烘干得到混合物料，將混合物料在不同的微波功率下進行微波反應，冷卻至100℃以下，得到TiC納米顆粒。
實施例3
一種含TiC納米顆粒的鋁合金釬料，其原料按重量百分比包括：鋁合金基材90％、TiC納米顆粒10％；鋁合金基材組分按重量百分比包括：Si 6％，F(xiàn)e 0.1％，Cu 0.5％，Zn 0.05％，余量為Al及不可避免的雜質(zhì)；TiC納米顆粒制備過程如下：將金紅石和炭黑置于分散介質(zhì)中混合球磨20h，烘干得到混合物料，將混合物料在不同的微波功率下進行微波反應，微波反應分為三個階段：第一階段、第二階段和第三階段；冷卻至90℃，得到TiC納米顆粒。
實施例4
一種含TiC納米顆粒的鋁合金釬料，其原料按重量百分比包括：鋁合金基材93％、TiC納米顆粒7％；鋁合金基材組分按重量百分比包括：Si4.5％，F(xiàn)e 0.15％，Cu 0.24％，Zn 0.09％，余量為Al及不可避免的雜質(zhì)；TiC納米顆粒制備過程如下：將金紅石和炭黑置于分散介質(zhì)中混合球磨18h，烘干得到混合物料，將混合物料在不同的微波功率下進行微波反應，微波反應分為三個階段：微波反應第一階段微波功率為8000W，反應時間為20min，第二階段微波功率為10000W，反應時間為20min，第三階段微波功率為12000W，反應時間為30min，冷卻至80℃，得到TiC納米顆粒。
實施例5
一種含TiC納米顆粒的鋁合金釬料，其原料按重量百分比包括：鋁合金基材90～98％、TiC納米顆粒2～10％；鋁合金基材組分按重量百分比包括：Si 4～6％，F(xiàn)e 0.1～0.3％，Cu 0.1～0.5％，Zn 0.05～0.2％，余量為Al及不可避免的雜質(zhì)；TiC納米顆粒制備過程如下：將金紅石和炭黑置于無水乙醇中TiO2和炭黑的摩爾比為1：3，混合球磨20h，球磨的料：球：無水乙醇的重量比為1:5:2，在50℃的鼓風干燥箱中烘干24h，得到混合物料，將混合物料在不同的微波功率下進行微波反應，微波反應分為三個階段：第一階段微波功率為8000W，反應時間為15min，第二階段微波功率為10000W，反應時間為25min，第三階段微波功率為12000W，反應時間為35min，冷卻至70℃，得到TiC納米顆粒；
TiC納米顆粒鋁合金釬料由如下步驟制得：
S1、在感應爐加入鋁合金基材，升溫，待鋁合金基材融化后檢測基材合金液中組分含量，除去表面浮渣，得到基材合金液；
S2、將TiC納米顆粒加入基材合金液，通入氬氣作為保護氣，升溫至550℃，攪拌，保溫為2h，空冷得到釬料基材。
S3、將釬料基材進行時效處理，時效溫度為150℃，時效時間為12h，得到含TiC納米顆粒的鋁合金釬料。
實施例6
一種含TiC納米顆粒的鋁合金釬料，其原料按重量百分比包括：鋁合金基材94％、TiC納米顆粒6％；鋁合金基材組分按重量百分比包括：Si 5.5％，F(xiàn)e 0.26％，Cu 0.34％，Zn 0.11％，余量為Al及不可避免的雜質(zhì)；TiC納米顆粒制備過程如下：將金紅石和炭黑置于無水乙醇中，TiO2和炭黑的摩爾比為1：4，混合球磨20h，球磨的料：球：無水乙醇的重量比為1:5:2，在50℃的鼓風干燥箱中烘干24h，得到混合物料，將混合物料在不同的微波功率下進行微波反應，微波反應分為三個階段：第一階段微波功率為8000W，反應時間為15min，第二階段微波功率為10000W，反應時間為25min，第三階段微波功率為12000W，反應時間為35min，冷卻至70℃，得到TiC納米顆粒；
TiC納米顆粒鋁合金釬料由如下步驟制得：
S1、在感應爐加入鋁合金基材，升溫，待鋁合金基材融化后檢測基材合金液中組分含量，除去表面浮渣，得到基材合金液；
S2、將TiC納米顆粒加入基材合金液，通入氬氣作為保護氣，升溫至600℃，攪拌，保溫為1h，空冷得到釬料基材。
S3、將釬料基材進行時效處理，時效溫度為170℃，時效時間為4h，得到含TiC納米顆粒的鋁合金釬料。
實施例7
一種含TiC納米顆粒的鋁合金釬料，其原料按重量百分比包括：鋁合金基材97％、TiC納米顆粒3％；鋁合金基材組分按重量百分比包括：Si 5.5％，F(xiàn)e 0.26％，Cu 0.34％，Zn 0.11％，余量為Al及不可避免的雜質(zhì)；TiC納米顆粒制備過程如下：將金紅石和炭黑置于無水乙醇中，TiO2和炭黑的摩爾比為1：4，混合球磨17h，球磨的料：球：無水乙醇的重量比為1:5:2，在50℃的鼓風干燥箱中烘干24h，得到混合物料，將混合物料在不同的微波功率下進行微波反應，微波反應分為三個階段：第一階段微波功率為8000W，反應時間為15min，第二階段微波功率為10000W，反應時間為25min，第三階段微波功率為12000W，反應時間為35min，冷卻至70℃，得到TiC納米顆粒；
TiC納米顆粒鋁合金釬料由如下步驟制得：
S1、在感應爐加入鋁合金基材，升溫，待鋁合金基材融化后檢測基材合金液中組分含量，除去表面浮渣，得到基材合金液；
S2、將TiC納米顆粒加入基材合金液，通入氬氣作為保護氣，升溫至580℃，攪拌，保溫為1.5h，空冷得到釬料基材。
S3、將釬料基材進行時效處理，時效溫度為160℃，時效時間為8h，得到含TiC納米顆粒的鋁合金釬料。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。