T2-304焊接接头组织与性能分析及其匹配焊材的研究
发布时间：2021-07-17 17:26
随着我国现代工业的迅猛发展,同种金属材料的焊接复合构件的性能已经远远不能满足工业生产的基本需求,因此探究异种金属材料之间的焊接性,并制备出异种材料复合焊件具有广阔的市场应用前景。如铜/不锈钢异种金属复合焊件兼有的强度、耐蚀性和高导热导电性能,使其被广泛用于航空航天、电力行业和石油化工等工业领域。然而,铜和不锈钢的热物理性能差异较大,使得焊缝及钢侧热影响区易生成焊接裂纹,进而也限制了铜/不锈钢异种金属复合焊件的应用。因此,以采用焊接技术实现铜和不锈钢异种金属材料之间的连接为目的,开展焊接接头的组织性能分析,并通过开发匹配焊材来调控接头组织,以进一步提高接头的力学性能,具有深远的现实意义。本文以纯铜焊丝为过渡连接材料,采用工程应用最为广泛的熔化极气体保护焊实现了 T2铜与304不锈钢的连接。通过分析对比不同工艺参数下焊接接头的显微组织及力学性能,揭示了工艺参数对接头综合性能的影响。研究结果表明:随着焊接热输入的增大,不锈钢与焊缝金属的连接纽带（富铁过渡带）宽度呈现先增大后减小的趋势,而且由于焊缝中弥散分布的树枝状和球状富铁相的含量增多,使得焊缝的显微硬度得到明显提高,但是接头的抗拉强度却未...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Cu-Fe二元相图
蟆保??曳禾?慷匀仁淙氡冉厦舾小?012年，SGShiri等人[29]研究了不同焊丝对铜和钢焊接接头的影响。结果表明，采用铜做过渡材料时，无任何缺陷生成，而当采用钢或含Cu、Fe的镍基合金做过渡材料时，裂纹便出现在了焊缝区，导致接头的强度相对较低。由此可见，进行铜/钢异种材料的焊接时最好选用Cu基过渡材料。2015年，ChengZ等人[30]在无需开破口和预热的情况下，采用MIG-TIG双面焊的方法实现了铜和钢的连接，并获得了成型良好的接头。研究过程发现，在不锈钢与焊缝金属的连接处同时存在熔焊和钎焊两种不同的连接模式（如图1-2所示），这与传统的熔-钎模式是不相同的。在钎焊模式下，不锈钢与焊缝的连接界面呈现出比较平坦的形貌。在熔焊模式下，钢与焊缝的连接界面处存在一个熔化未混合区（MeltedUnmixedZone,MUZ），且界面形貌比较粗糙。但是，考虑到连接模式对接头性能的影响，如何根据实际工况需求精确地控制界面连接模式需要进一步研究。图1-2焊接接头的连接模式Fig.1-2Thejoiningmodeofweldedjoint(a)Typicalwelding-brazingmode;(b)Nontypicalwelding-brazingmode由此可见，目前针对MIG/MAG焊和TIG焊条件下得到的铜/钢异种金属焊接接头的
中也出现了焊接缺陷，这些接头上的结构缺陷极大地降低了接头的力学性能。2014年，ZhangB等人[32]以铜为填充材料对厚度为2.7mm的钢与铬青铜进行了电子束焊接，并通过一组正交实验对工艺参数进行了优化。试验结果表明，当电子束流为30mA，焊接速度为100mm/min，送丝速度为1m/min，电子束偏移量为-0.3mm（电子束聚焦于钢侧）时，可获得性能良好的接头，其强度可达276MPa。2016年，GuoS等人[33]研究了电子束偏移量对铜/钢焊接接头质量和性能的影响。结果发现，电子束偏移量可被允许的范围为-0.2mm至1mm（电子束的偏移示意图如图1-3所示），且电子束的偏移量越小，接头的性能越优良，最佳参数下得到的接头的强度达到了铜的强度。可见，在参数设置合理的情况下，电子束焊接可实现铜与不锈钢的可靠连接。2018年，ShuX等人[34]利用电子束将T2铜沉积堆焊在304不锈钢表面，成功制备了出了铜/钢梯度材料。这种梯度材料作为铜、钢或其他不同材料焊接的过渡接头，可极大地降低异种材料之间的连接难度。图1-3电子束的偏移示意图Fig.1-3Schematicdiagramofelectronbeamoffset2005年，PhanikumarG等人[35]利用连续CO2激光焊接技术得到了铜/钢异质接头，并从热力学角度合理的解释了焊缝与两侧母材界面处显微组织的差异。2009年，上海交通大学的付俊[36]在进行铜/钢激光焊的过程中，设计了热源偏向铜侧的加热方法，并通过调整激光束的偏移量研究了不同铜熔化量对铜/钢激光焊接接头的影响。结果表明，当焊缝
【参考文献】：
期刊论文
[1]紫铜与低合金钢异种金属MIG焊探究[J]. 张志权. 内燃机与配件. 2019(15)
[2]铜-钢高频感应钎焊工艺及其对接头组织和导电性的影响[J]. 石玗,高海铭,李广,李想. 材料导报. 2018(06)
[3]奥氏体不锈钢与纯铜的真空钎焊工艺研究[J]. 林茂广,王海龙. 热加工工艺. 2013(09)
[4]Mo-Cu合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢真空钎焊接头的组织性能[J]. 王娟,郑德双,李亚江. 焊接学报. 2013(01)
[5]铜合金与不锈钢的真空钎焊研究[J]. 贾志华,王轶,马光,郑晶. 热加工工艺. 2010(23)
[6]钎焊工艺参数对铜/钢钎焊接头组织及性能的影响[J]. 秦优琼. 热加工工艺. 2010(19)
[7]钢、铜复合套筒堆焊方法研究[J]. 张金库,张伟强,王大伟,陈志超. 煤矿机械. 2010(07)
[8]低碳钢与紫铜搅拌摩擦焊接头显微组织分析[J]. 邢丽,李磊,柯黎明. 焊接学报. 2007(02)
[9]堆焊铜合金/35CrMnSiA接头的界面结构特征[J]. 吕世雄,杨士勤,王海涛,薛承博. 焊接学报. 2007(02)
[10]铜-钢异种金属焊接的研究现状和进展[J]. 高禄,栗卓新,李国栋,李红. 焊接. 2006(12)
博士论文
[1]Cu-Fe合金亚稳液相分离行为与性能的研究[D]. 张俊婷.太原科技大学 2014
硕士论文
[1]合金元素对铜—钢焊接接头组织及性能的影响[D]. 王勇佳.兰州理工大学 2018
[2]铜钢异种金属CMT焊接工艺及温度场模拟[D]. 蔡玉博.哈尔滨工业大学 2016
[3]纯铜激光—电弧复合焊接工艺研究[D]. 陈玉龙.华中科技大学 2016
[4]永久型阴极板焊接关键制造技术研究[D]. 李想.兰州理工大学 2016
[5]铜/钢热丝TIG堆焊工艺及接头组织分析[D]. 陈基明.哈尔滨工业大学 2009
[6]铜钢异种材料激光焊接研究[D]. 付俊.上海交通大学 2009
本文编号：3288615
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Cu-Fe二元相图
蟆保??曳禾?慷匀仁淙氡冉厦舾小?012年，SGShiri等人[29]研究了不同焊丝对铜和钢焊接接头的影响。结果表明，采用铜做过渡材料时，无任何缺陷生成，而当采用钢或含Cu、Fe的镍基合金做过渡材料时，裂纹便出现在了焊缝区，导致接头的强度相对较低。由此可见，进行铜/钢异种材料的焊接时最好选用Cu基过渡材料。2015年，ChengZ等人[30]在无需开破口和预热的情况下，采用MIG-TIG双面焊的方法实现了铜和钢的连接，并获得了成型良好的接头。研究过程发现，在不锈钢与焊缝金属的连接处同时存在熔焊和钎焊两种不同的连接模式（如图1-2所示），这与传统的熔-钎模式是不相同的。在钎焊模式下，不锈钢与焊缝的连接界面呈现出比较平坦的形貌。在熔焊模式下，钢与焊缝的连接界面处存在一个熔化未混合区（MeltedUnmixedZone,MUZ），且界面形貌比较粗糙。但是，考虑到连接模式对接头性能的影响，如何根据实际工况需求精确地控制界面连接模式需要进一步研究。图1-2焊接接头的连接模式Fig.1-2Thejoiningmodeofweldedjoint(a)Typicalwelding-brazingmode;(b)Nontypicalwelding-brazingmode由此可见，目前针对MIG/MAG焊和TIG焊条件下得到的铜/钢异种金属焊接接头的
中也出现了焊接缺陷，这些接头上的结构缺陷极大地降低了接头的力学性能。2014年，ZhangB等人[32]以铜为填充材料对厚度为2.7mm的钢与铬青铜进行了电子束焊接，并通过一组正交实验对工艺参数进行了优化。试验结果表明，当电子束流为30mA，焊接速度为100mm/min，送丝速度为1m/min，电子束偏移量为-0.3mm（电子束聚焦于钢侧）时，可获得性能良好的接头，其强度可达276MPa。2016年，GuoS等人[33]研究了电子束偏移量对铜/钢焊接接头质量和性能的影响。结果发现，电子束偏移量可被允许的范围为-0.2mm至1mm（电子束的偏移示意图如图1-3所示），且电子束的偏移量越小，接头的性能越优良，最佳参数下得到的接头的强度达到了铜的强度。可见，在参数设置合理的情况下，电子束焊接可实现铜与不锈钢的可靠连接。2018年，ShuX等人[34]利用电子束将T2铜沉积堆焊在304不锈钢表面，成功制备了出了铜/钢梯度材料。这种梯度材料作为铜、钢或其他不同材料焊接的过渡接头，可极大地降低异种材料之间的连接难度。图1-3电子束的偏移示意图Fig.1-3Schematicdiagramofelectronbeamoffset2005年，PhanikumarG等人[35]利用连续CO2激光焊接技术得到了铜/钢异质接头，并从热力学角度合理的解释了焊缝与两侧母材界面处显微组织的差异。2009年，上海交通大学的付俊[36]在进行铜/钢激光焊的过程中，设计了热源偏向铜侧的加热方法，并通过调整激光束的偏移量研究了不同铜熔化量对铜/钢激光焊接接头的影响。结果表明，当焊缝
【参考文献】：
期刊论文
[1]紫铜与低合金钢异种金属MIG焊探究[J]. 张志权. 内燃机与配件. 2019(15)
[2]铜-钢高频感应钎焊工艺及其对接头组织和导电性的影响[J]. 石玗,高海铭,李广,李想. 材料导报. 2018(06)
[3]奥氏体不锈钢与纯铜的真空钎焊工艺研究[J]. 林茂广,王海龙. 热加工工艺. 2013(09)
[4]Mo-Cu合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢真空钎焊接头的组织性能[J]. 王娟,郑德双,李亚江. 焊接学报. 2013(01)
[5]铜合金与不锈钢的真空钎焊研究[J]. 贾志华,王轶,马光,郑晶. 热加工工艺. 2010(23)
[6]钎焊工艺参数对铜/钢钎焊接头组织及性能的影响[J]. 秦优琼. 热加工工艺. 2010(19)
[7]钢、铜复合套筒堆焊方法研究[J]. 张金库,张伟强,王大伟,陈志超. 煤矿机械. 2010(07)
[8]低碳钢与紫铜搅拌摩擦焊接头显微组织分析[J]. 邢丽,李磊,柯黎明. 焊接学报. 2007(02)
[9]堆焊铜合金/35CrMnSiA接头的界面结构特征[J]. 吕世雄,杨士勤,王海涛,薛承博. 焊接学报. 2007(02)
[10]铜-钢异种金属焊接的研究现状和进展[J]. 高禄,栗卓新,李国栋,李红. 焊接. 2006(12)
博士论文
[1]Cu-Fe合金亚稳液相分离行为与性能的研究[D]. 张俊婷.太原科技大学 2014
硕士论文
[1]合金元素对铜—钢焊接接头组织及性能的影响[D]. 王勇佳.兰州理工大学 2018
[2]铜钢异种金属CMT焊接工艺及温度场模拟[D]. 蔡玉博.哈尔滨工业大学 2016
[3]纯铜激光—电弧复合焊接工艺研究[D]. 陈玉龙.华中科技大学 2016
[4]永久型阴极板焊接关键制造技术研究[D]. 李想.兰州理工大学 2016
[5]铜/钢热丝TIG堆焊工艺及接头组织分析[D]. 陈基明.哈尔滨工业大学 2009
[6]铜钢异种材料激光焊接研究[D]. 付俊.上海交通大学 2009
本文编号：3288615
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/boshibiyelunwen/3288615.html
