Cu-Al异种金属搅拌摩擦焊焊接接头界面组织及性能研究
发布时间：2022-01-16 18:16
搅拌摩擦焊在焊接过程中具有热输入低、焊接变形小、接头质量高等优点,已被广泛用于镁合金、铝合金等低熔点的同种或异种材料之间的连接。,为发挥其技术优势,拓展应用范围,也不断在熔点差异较大的异种金属连接方面开展研究。因此,本文以Cu-Al异种金属搅拌摩擦焊搭接接头为研究对象,系统开展了焊接工艺特性、界面微观结构演变、合金元素强化等多角度研究。开展了Cu-Al异种金属搅拌摩擦焊搭接接头焊接工艺特性研究,分析了异种金属板材位置、焊接速度、搅拌头转速对焊缝形貌的影响。结果表明,当焊接热输入过大时,焊缝表面会出现过热现象;且不同板材位置的搭接接头表现出的过热现象存在差异,当铝板在上时,焊缝表面出现黏着现象并伴有大量飞边;当铜板在上时,焊接过程中焊缝表面出现拉丝现象,Cu-Al结合界面下部铝侧出现“液相区域”,该区域内液态铝在凝固过程中与铜元素发生反应,生成树枝状组织。Cu-Al结合位置处形成了两层金属间化合物（Interm-etallic Compounds:IMCs）,随着焊接热输入的增加,IMCs层的厚度也随之增大。通过对焊接接头进行退火处理,以揭示Cu-Al搭接接头内IMCs层的生长机理。结果...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型的铜铝复合构件
(a) Cu 表面的界面结构；(b) 铝-钎料界面结构图 1.2 使用 4047 钎料焊接 Cu-Al 界面结构[18]钎焊以及扩散焊焊接 Cu-Al 的难点在于[19]（1）铝母材表面的氧化膜很，影响润湿；（2）Cu、Al 原子相互扩散较快，容易形成脆性较大的 Al-C晶相，导致接头强度低；（3）两种母材焊接，其电极电位相差较大，钎在母材中发生电化学腐蚀；（4）Cu、Al 熔点相差悬殊，热容量和热传导不际操作过程中难以保证两者同时达到钎焊温度，热输入量大时，有 Al 母的危险。目前常用的钎料连接效果不佳，Zn-Sn 钎料配合 Al 反应钎剂，备强度性能较好的接头，但接头抗腐蚀性能差；Zn-Al 钎料钎焊接头抗腐好，但强度较低[20]。4.3 压力焊赵越等人[14]研究了壁厚为 0.5~1.25 mm 的铝铜管电阻焊工艺，获得了无晶组织的焊接接头。但电阻焊工艺不稳定，对待焊工件端面形状要求高，备工作繁琐，限制了它的应用，工艺如图 1.3 所示。
) Cu 表面的界面结构；(b) 铝-钎料界面结 1.2 使用 4047 钎料焊接 Cu-Al 界面结构接 Cu-Al 的难点在于[19]（1）铝母Cu、Al 原子相互扩散较快，容易形低；（3）两种母材焊接，其电极腐蚀；（4）Cu、Al 熔点相差悬殊证两者同时达到钎焊温度，热输入钎料连接效果不佳，Zn-Sn 钎料配头，但接头抗腐蚀性能差；Zn-Al壁厚为 0.5~1.25 mm 的铝铜管电阻但电阻焊工艺不稳定，对待焊工件它的应用，工艺如图 1.3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝/铜异种金属搭接无倾角微搅拌摩擦焊接工艺特性[J]. 李颖,赵慧慧,张聃,徐奎,尹玉环. 航空制造技术. 2017(12)
[2]LD31/Cu火焰钎焊试验研究[J]. 孙钦德,闫飞. 材料研究与应用. 2010(03)
[3]搅拌摩擦焊焊缝金属塑性流动的抽吸—挤压理论[J]. 柯黎明,潘际銮,邢丽,王善林. 机械工程学报. 2009(04)
[4]“铜铝铜空调连接管”的开发与应用[J]. 赵越,左铁军,王昕,尹衍升,王岩. 制冷与空调. 2008(S1)
[5]铝与铜连接技术的研究[J]. 龙伟民,张雷,程亚芳. 金属加工(热加工). 2008(12)
[6]Cu/Al异种金属连接的研究现状[J]. 夏春智,李亚江,王娟. 焊接. 2008(01)
[7]铝板与铜板的TIG焊[J]. 门会海. 焊接技术. 2006(04)
[8]高效、固相焊接新技术——搅拌摩擦焊[J]. 栾国红,关桥. 电焊机. 2005(09)
[9]搅拌摩擦焊在中国的发展[J]. 栾国红. 电焊机. 2004(S1)
[10]我国有色金属材料现状及发展战略[J]. 黄伯云. 中国有色金属学报. 2004(S1)
博士论文
[1]热塑性塑料搅拌摩擦焊接及表面复合改性研究[D]. 高吉成.南京航空航天大学 2016
[2]搅拌摩擦焊接镁及铜合金的微观组织和力学性能[D]. 谢广明.哈尔滨工业大学 2008
硕士论文
[1]铝—铜异种金属材料搅拌摩擦焊搭接研究[D]. 吴小伟.南京航空航天大学 2013
[2]铝铜钎焊用Zn-Al钎料及其焊接工艺的研究[D]. 刘正林.中南大学 2009
[3]铝合金搅拌摩擦焊搭接接头焊缝组织及性能研究[D]. 吴铁.天津大学 2009
本文编号：3593182
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型的铜铝复合构件
(a) Cu 表面的界面结构；(b) 铝-钎料界面结构图 1.2 使用 4047 钎料焊接 Cu-Al 界面结构[18]钎焊以及扩散焊焊接 Cu-Al 的难点在于[19]（1）铝母材表面的氧化膜很，影响润湿；（2）Cu、Al 原子相互扩散较快，容易形成脆性较大的 Al-C晶相，导致接头强度低；（3）两种母材焊接，其电极电位相差较大，钎在母材中发生电化学腐蚀；（4）Cu、Al 熔点相差悬殊，热容量和热传导不际操作过程中难以保证两者同时达到钎焊温度，热输入量大时，有 Al 母的危险。目前常用的钎料连接效果不佳，Zn-Sn 钎料配合 Al 反应钎剂，备强度性能较好的接头，但接头抗腐蚀性能差；Zn-Al 钎料钎焊接头抗腐好，但强度较低[20]。4.3 压力焊赵越等人[14]研究了壁厚为 0.5~1.25 mm 的铝铜管电阻焊工艺，获得了无晶组织的焊接接头。但电阻焊工艺不稳定，对待焊工件端面形状要求高，备工作繁琐，限制了它的应用，工艺如图 1.3 所示。
) Cu 表面的界面结构；(b) 铝-钎料界面结 1.2 使用 4047 钎料焊接 Cu-Al 界面结构接 Cu-Al 的难点在于[19]（1）铝母Cu、Al 原子相互扩散较快，容易形低；（3）两种母材焊接，其电极腐蚀；（4）Cu、Al 熔点相差悬殊证两者同时达到钎焊温度，热输入钎料连接效果不佳，Zn-Sn 钎料配头，但接头抗腐蚀性能差；Zn-Al壁厚为 0.5~1.25 mm 的铝铜管电阻但电阻焊工艺不稳定，对待焊工件它的应用，工艺如图 1.3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝/铜异种金属搭接无倾角微搅拌摩擦焊接工艺特性[J]. 李颖,赵慧慧,张聃,徐奎,尹玉环. 航空制造技术. 2017(12)
[2]LD31/Cu火焰钎焊试验研究[J]. 孙钦德,闫飞. 材料研究与应用. 2010(03)
[3]搅拌摩擦焊焊缝金属塑性流动的抽吸—挤压理论[J]. 柯黎明,潘际銮,邢丽,王善林. 机械工程学报. 2009(04)
[4]“铜铝铜空调连接管”的开发与应用[J]. 赵越,左铁军,王昕,尹衍升,王岩. 制冷与空调. 2008(S1)
[5]铝与铜连接技术的研究[J]. 龙伟民,张雷,程亚芳. 金属加工(热加工). 2008(12)
[6]Cu/Al异种金属连接的研究现状[J]. 夏春智,李亚江,王娟. 焊接. 2008(01)
[7]铝板与铜板的TIG焊[J]. 门会海. 焊接技术. 2006(04)
[8]高效、固相焊接新技术——搅拌摩擦焊[J]. 栾国红,关桥. 电焊机. 2005(09)
[9]搅拌摩擦焊在中国的发展[J]. 栾国红. 电焊机. 2004(S1)
[10]我国有色金属材料现状及发展战略[J]. 黄伯云. 中国有色金属学报. 2004(S1)
博士论文
[1]热塑性塑料搅拌摩擦焊接及表面复合改性研究[D]. 高吉成.南京航空航天大学 2016
[2]搅拌摩擦焊接镁及铜合金的微观组织和力学性能[D]. 谢广明.哈尔滨工业大学 2008
硕士论文
[1]铝—铜异种金属材料搅拌摩擦焊搭接研究[D]. 吴小伟.南京航空航天大学 2013
[2]铝铜钎焊用Zn-Al钎料及其焊接工艺的研究[D]. 刘正林.中南大学 2009
[3]铝合金搅拌摩擦焊搭接接头焊缝组织及性能研究[D]. 吴铁.天津大学 2009
本文编号：3593182
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