本文選題：超聲焊接 + 微觀組織�。� 參考：《華南理工大學》2015年博士論文

【摘要】：銅、鋁合金廣泛的應(yīng)用于鋰電池制造、電力電子、汽車及航空航天等領(lǐng)域。由于銅鋁合金的高導電率和導熱率,焊接比較困難。本文針對鋰電池制造中極片 極片和極片 導電條大量使用超聲波焊接的現(xiàn)狀,采用大功率超聲和電流輔助超聲方式,進一步明晰Cu Cu及Cu Al焊接界面微觀組織演變和力學性能,推動接頭性能的改善。建立了包含過程信息檢測與分析的大功率超聲焊接系統(tǒng)和電流輔助超聲焊接試驗系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以在超聲能、熱、力共同作用下實現(xiàn)超聲焊接工藝,同時可以對超聲焊接過程中換能器驅(qū)動信號、工具頭位移及界面溫度等信號進行采集,并研究了換能器有功功率、工具頭位移及界面溫度等焊接過程信息與界面連接行為演變的關(guān)系。采用上述試驗系統(tǒng)對大功率超聲焊接純銅過程中界面的塑性流變行為及其對焊接接頭力學性能的影響進行了研究。隨著焊接能量的增加,界面連接區(qū)域塑性流動出現(xiàn)漩渦、峰、脊及類似Kelvin-Helmholtz不穩(wěn)定波等現(xiàn)象,界面連接形態(tài)呈現(xiàn)為:局部微區(qū)連接→線狀斷續(xù)連接→平直窄帶狀連接→帶狀連接→波紋狀連接→波浪狀連接的演變過程;焊接接頭拉伸強度隨焊接能量的增加而增加,拉伸失效形式由界面分離斷裂逐漸演變?yōu)楹附訁^(qū)域斷裂;界面連接區(qū)域出現(xiàn)了動態(tài)再結(jié)晶現(xiàn)象,晶粒尺寸隨能量增加而變大,焊接區(qū)域的硬度值均小于母材�；诤附咏宇^拉伸強度及焊接界面滑移動力學模型,分析焊接壓力對焊接界面連接過程的影響。研究了焊接時間對Cu Al超聲焊接界面擴散行為及溫度的影響。界面的溫度隨焊接時間的增加而增加,在焊接時間為0.7 s時,測得界面中心區(qū)域最高溫度為510℃,低于Cu Al共晶溫度。焊接時間為0.3 s時,焊接界面出現(xiàn)擴散現(xiàn)象,隨著焊接時間的增加,擴散層沿著界面快速生長,并逐漸變厚,通過EDS成分和XRD物相分析,擴散層主要由Cu Al2組成。與Cu Al超聲預(yù)焊焊接接頭等溫時效對比分析,發(fā)現(xiàn)超聲焊接過程中界面間IMC生長速度遠大于等溫時效過程。當焊接時間增加到0.7 s時,在焊接區(qū)域邊緣處觀測到局部、不規(guī)則的凝固組織,分析顯示在焊接界面邊緣局部區(qū)域發(fā)生了α-Al+θ→L的共晶反應(yīng)。焊接接頭拉伸強度隨焊接時間的增加呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢,拉伸失效特征均為界面分離斷裂。針對微小有色金屬零件超聲焊接,由于工具頭面積小,輸入焊接區(qū)域能量不足的問題,結(jié)合電阻電焊技術(shù),提出了電流輔助超聲焊接工藝。設(shè)計了超聲焊接電源整體方案,完成了主電路、控制電路及匹配電路的設(shè)計及計算,實現(xiàn)了超聲振動信號的穩(wěn)定輸出。在此基礎(chǔ)上采用2000 A直流逆變電阻電焊電源與小功率超聲電源復(fù)合,建立電流輔助超聲焊接系統(tǒng),對Cu Al電流輔助超聲焊接進行了探索。實驗結(jié)果表明,采用電流輔助超聲焊接技術(shù),Cu Al焊接接頭強度顯著增加。同單一小功率超聲焊接相比,復(fù)合焊接界面溫度有顯著增加,換能器的峰值功率明顯增大,并隨電流增加而增加;焊接界面出現(xiàn)擴散現(xiàn)象,擴散層厚度隨電流增加而增大,當電流增加到1500 A時,界面出現(xiàn)熔化現(xiàn)象。通過對焊接區(qū)域電阻的分析顯示,超聲對電流的影響主要體現(xiàn)在焊接起始階段,超聲作用使界面接觸電阻迅速減小并消失。
[Abstract]:閾，

本文編號：1859784