T2紫铜与1060铝脉冲激光焊接研究

发布时间：2020-03-18 07:25

【摘要】：铜、铝因具有较好的导电性、导热性、延展性等特点得到广泛的应用,同时铜也是一种战略资源。在工业成产中用铝替代铜可以降低生产成本,但是铜和铝物理性能差异较大,铜和铝之间焊接难度很大。激光焊接是一种比较先进的新型焊接方式,因其能量密度高、冷却速度快的特点,采用激光焊接的方式能够有效完成异种金属的焊接。因此,本课题采用脉冲激光焊接设备对Cu-Al薄板金属进行了激光焊接焊接研究。首先,以Cu-Cu焊接为基础,探究了焊接参数的改变对焊接过程的影响,进而优化了Cu-Cu填丝焊接参数。根据Cu-Cu同种金属脉冲激光焊接工艺特点,选用共晶合金BAg72Cu焊丝,采用熔钎焊的原理,进一步确定了Cu-Al填丝激光焊接焊缝成型较稳定的参数,即电流195 A、脉宽4 ms、频率6 Hz、速度100 mm/min、离焦量-1.5 mm。其次,通过SEM、EDS、X射线衍射,对Cu-Cu焊缝区、Cu-Al多种焊接方式的焊缝区进行微区观察和能谱检测。结果表明Cu-Cu填丝焊接,在结合区形成了“钩”状焊接形貌,焊缝区主要是Ag和Cu的共晶成分,有利于获得高质量焊接接头;Cu-Al非填丝焊接时,通过XRD检测,Cu-Al焊缝区检测出了多种Cu和Al化合物,如CuAl、Cu_4Al、γ-Cu_9Al_4,焊接时主要是Al熔化后向Cu侧扩散,较多形式金属相的产生降低了接头的质量;Cu-Al填丝焊接,采用BAg72Cu共晶合金焊丝,Al侧熔合区形成了约10μm的焊接过渡区,过渡区元素主要以Ag为主,焊缝区检测到Ag_3Al金属相产生,Cu和Al复杂金属相种类减少,BAg72Cu银基焊丝对Al向焊缝区的扩散具有抑制作用,焊缝冶金结合质量较好。最后,通过显微硬度测试、拉伸力学性能检测进一步评价焊接质量。以Cu-Cu填丝和非填丝焊接接头力学性能为参照,Cu-Al填丝焊接接头平均拉伸应力是Cu-Cu非填丝时的88.57%,是Cu-Cu填丝焊接时的84.89%;Cu-Al填丝焊接接头拉伸力比Cu-Al非填丝焊接时平均拉伸应力提高了2.8倍。说明在脉冲激光作用下,采用BAg72Cu焊丝焊接Cu-Al接头具有可行性。
【图文】：

摩擦搅拌焊,固相连接

还会存在一些不足之处，Sn-Zn 系和 Zn-Al 系形成合金基体不能产生很好的润湿效果，焊缝中产生耐腐蚀性较研究中[24-25]，为了提高焊缝的综合性能会添加不同元稀土等，来改进焊接焊料的润湿性能，从而促进结合高。焊焊是 1991 年英国发明的一种新型异种材料焊接技术，机械压力作用下实现固相连接，又简称为 FSW（Fricti由一个圆柱带有轴肩和针凸的搅拌头组成，搅拌头与，在热量的作用下通过加压搅拌，待焊材料出现了塑料表面继续运行，形成了不同金属工件的固相连接。不需要焊丝、不加保护气、焊接变形小等特点，这种方同种或者不同金属工件的连接。

形貌,摩擦搅拌焊,结合区,形貌

图 1.2 CuAl2共晶组织昌航空大学邢丽等人[27]，采用摩擦搅拌焊方式实现了铜铝对接焊接，10 mm 厚铜铝母材之间的连接。实验表明在焊后的焊缝区，铜一侧变并且出现铜以“钩子”形态进入铝的一侧现象，如图 1.3，是焊缝结合区发生的充分的塑性变形，有利于机械性能的提高，最终拉伸实验断影响区，，证明通过摩擦搅拌焊接 10 mm 铜铝工件，仍然可以获得理
【学位授予单位】：中原工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG456.7

【参考文献】