【摘要】：銅、鋁因具有較好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性等特點得到廣泛的應(yīng)用,同時銅也是一種戰(zhàn)略資源。在工業(yè)成產(chǎn)中用鋁替代銅可以降低生產(chǎn)成本,但是銅和鋁物理性能差異較大,銅和鋁之間焊接難度很大。激光焊接是一種比較先進的新型焊接方式,因其能量密度高、冷卻速度快的特點,采用激光焊接的方式能夠有效完成異種金屬的焊接。因此,本課題采用脈沖激光焊接設(shè)備對Cu-Al薄板金屬進行了激光焊接焊接研究。首先,以Cu-Cu焊接為基礎(chǔ),探究了焊接參數(shù)的改變對焊接過程的影響,進而優(yōu)化了Cu-Cu填絲焊接參數(shù)。根據(jù)Cu-Cu同種金屬脈沖激光焊接工藝特點,選用共晶合金B(yǎng)Ag72Cu焊絲,采用熔釬焊的原理,進一步確定了Cu-Al填絲激光焊接焊縫成型較穩(wěn)定的參數(shù),即電流195 A、脈寬4 ms、頻率6 Hz、速度100 mm/min、離焦量-1.5 mm。其次,通過SEM、EDS、X射線衍射,對Cu-Cu焊縫區(qū)、Cu-Al多種焊接方式的焊縫區(qū)進行微區(qū)觀察和能譜檢測。結(jié)果表明Cu-Cu填絲焊接,在結(jié)合區(qū)形成了“鉤”狀焊接形貌,焊縫區(qū)主要是Ag和Cu的共晶成分,有利于獲得高質(zhì)量焊接接頭;Cu-Al非填絲焊接時,通過XRD檢測,Cu-Al焊縫區(qū)檢測出了多種Cu和Al化合物,如CuAl、Cu_4Al、γ-Cu_9Al_4,焊接時主要是Al熔化后向Cu側(cè)擴散,較多形式金屬相的產(chǎn)生降低了接頭的質(zhì)量;Cu-Al填絲焊接,采用BAg72Cu共晶合金焊絲,Al側(cè)熔合區(qū)形成了約10μm的焊接過渡區(qū),過渡區(qū)元素主要以Ag為主,焊縫區(qū)檢測到Ag_3Al金屬相產(chǎn)生,Cu和Al復(fù)雜金屬相種類減少,BAg72Cu銀基焊絲對Al向焊縫區(qū)的擴散具有抑制作用,焊縫冶金結(jié)合質(zhì)量較好。最后,通過顯微硬度測試、拉伸力學(xué)性能檢測進一步評價焊接質(zhì)量。以Cu-Cu填絲和非填絲焊接接頭力學(xué)性能為參照,Cu-Al填絲焊接接頭平均拉伸應(yīng)力是Cu-Cu非填絲時的88.57%,是Cu-Cu填絲焊接時的84.89%;Cu-Al填絲焊接接頭拉伸力比Cu-Al非填絲焊接時平均拉伸應(yīng)力提高了2.8倍。說明在脈沖激光作用下,采用BAg72Cu焊絲焊接Cu-Al接頭具有可行性。
【圖文】：

還會存在一些不足之處，Sn-Zn 系和 Zn-Al 系形成合金基體不能產(chǎn)生很好的潤濕效果，焊縫中產(chǎn)生耐腐蝕性較研究中[24-25]，為了提高焊縫的綜合性能會添加不同元稀土等，來改進焊接焊料的潤濕性能，從而促進結(jié)合高。焊焊是 1991 年英國發(fā)明的一種新型異種材料焊接技術(shù)，機械壓力作用下實現(xiàn)固相連接，又簡稱為 FSW（Fricti由一個圓柱帶有軸肩和針凸的攪拌頭組成，攪拌頭與，在熱量的作用下通過加壓攪拌，待焊材料出現(xiàn)了塑料表面繼續(xù)運行，形成了不同金屬工件的固相連接。不需要焊絲、不加保護氣、焊接變形小等特點，這種方同種或者不同金屬工件的連接。

圖 1.2 CuAl2共晶組織昌航空大學(xué)邢麗等人[27]，采用摩擦攪拌焊方式實現(xiàn)了銅鋁對接焊接，10 mm 厚銅鋁母材之間的連接。實驗表明在焊后的焊縫區(qū)，銅一側(cè)變并且出現(xiàn)銅以“鉤子”形態(tài)進入鋁的一側(cè)現(xiàn)象，如圖 1.3，是焊縫結(jié)合區(qū)發(fā)生的充分的塑性變形，有利于機械性能的提高，最終拉伸實驗斷影響區(qū)，，證明通過摩擦攪拌焊接 10 mm 銅鋁工件，仍然可以獲得理
【學(xué)位授予單位】：中原工學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG456.7

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本文編號：2588421