窄通道散熱冷板具有結(jié)構(gòu)緊湊、流道分布復(fù)雜、焊接面積大的特點,擴散焊技術(shù)在散熱冷板方面有其獨特的優(yōu)勢,既能保證焊接的均勻一致性,又能有效控制變形量,因此擴散焊是散熱冷板連接的關(guān)鍵技術(shù)。鑒于可熱處理強化的6063鋁合金具有耐腐蝕性強、密度小、比強度高、良好的加工成型性等優(yōu)勢,本文采用綜合性能較好的6063鋁合金為母材,分別進行瞬間液相擴散焊和固相擴散焊,研究工藝參數(shù)對接頭微觀組織和力學(xué)性能的影響規(guī)律。為了進一步改善擴散焊連接工藝,本文通過超聲表面滾壓（Ultrasonic Surface Rolling Processing,USRP）對6063鋁合金進行表面納米化處理,并研究了超聲表面滾壓處理對擴散焊接頭組織和抗拉強度的影響及TLP接頭的連接機理。研究表明,在純Cu作中間層的TLP接頭中,當(dāng)加熱溫度為560℃,保溫時間為60 min時,接頭抗拉強度達到最大值為44.50 Mpa;在不加中間層的固相擴散焊接頭中,當(dāng)加熱溫度為540℃,保溫時間為100 min時,接頭抗拉強度達到最大值為125.7 Mpa,約為同種熱處理條件下母材抗拉強度的91.6%。在一定溫度范圍內(nèi),兩種擴散焊接頭的抗拉強... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

瞬間液相擴散焊連接過程示意圖（a）中間層熔化；（b）母材溶解；（c）

第1章緒論9生不良冶金反應(yīng)，生成有害金屬間化合物。（2）一般熔點低于母材，且容易發(fā)生塑性變形。（3）考慮與母材的兼容性。同種鋁及鋁合金TLP焊接，通常直接選用純銅箔作為中間層材料[42-46]，根據(jù)Al-Cu二元相圖（圖1.2所示），在加熱溫度達到546℃附近，形成瞬間液相，這里銅起到了降低鋁合金熔點的作用。此外，TLP焊接方法對鋁合金表面要求不那么嚴格[47]，液相膜有一定的“自清凈”能力，即這層瞬間液相薄膜有破碎鋁表面致密氧化膜的作用。但是從實際研究結(jié)果表明，Cu主要以破膜為主，不能達到去除氧化膜的效果，氧化物在連接界面影響母材表面實際接觸面積，降低連接可靠性[48]。圖1.2Al-Cu二元相圖Fig.1.2Al-Cubinaryphasediagram.瞬間液相擴散焊與釬焊有很多相同點，但卻是兩種不同的焊接方法。相同的是：二者在焊接過程中均處在低于母材熔點的溫度，都借助除母材外的第三種材料完成焊接，對TLP來說是中間層材料（純金屬或合金），釬焊則稱之為釬料或釬劑。雖然TLP和釬焊的焊接操作過程相似，但第三種材料熔化的作用機理是不同的。釬焊中僅靠釬料熔化潤濕、鋪展、填充待焊母材表面間隙，隨著元素不斷擴散和降溫凝固實現(xiàn)連接，整個過程母材完全不發(fā)生熔化。瞬間液相擴散焊的中間層材料中含有降熔元素，熔化的中間層與母材間原子相互擴散，降熔元素進入母材，促使母材表面微區(qū)熔化，經(jīng)過等溫凝固過程后形成可靠連接。因此，瞬間液相擴散焊又被稱為活性釬焊[49]。1.4.2真空固相擴散焊固態(tài)擴散焊連接過程如圖1.3所示。金屬材料表面實際上不是高度平整的，

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文10是凹凸不平的，因此擴散焊首先進入工件凹凸不平的初始接觸階段，如圖1.3(a)所示，待焊界面只有很少的區(qū)域接觸，實際有效接觸面積是名義接觸面積的1/1000~1/100，是點和點的接觸。施加一定的焊接壓力后，焊件進入接觸塑性變形階段，微觀不平的表面，在外加壓力和加熱溫度的共同作用下，總有一些區(qū)域的應(yīng)力大于基體材料的屈服極限，產(chǎn)生局部塑性變形，如圖1.3(b)，待焊面上的接觸面積明顯增加，從點與點的接觸演變成面與面的接觸。在壓力的持續(xù)作用下，擴散界面由于塑性變形產(chǎn)生了一系列缺陷，如空位、晶格畸變、大量位錯等，從而促進了原子擴散的進行，焊件進入到原子互擴散和界面遷移階段，這個階段一般要持續(xù)幾分鐘到幾十分鐘，如圖1.3(c)。此時接頭連接并不牢靠，還需要進一步保溫，使接頭進入界面和孔洞消失階段，形成可靠冶金結(jié)合，如圖1.3(d)所示。這幾個過程相互交叉進行，連接過程中可生成固溶體，有時形成金屬間化合物，通過擴散、再結(jié)晶等過程形成固態(tài)冶金結(jié)合，形成可靠連接。圖1.3真空固相擴散焊連接機制模型示意圖（a）凹凸不平的初始接觸；（b）變形和交界面的形成；（c）晶界遷移和再結(jié)晶；（d）體積擴散，微孔消除Fig.1.3Schematicdiagramofvacuumsolid-phasediffusionweldingconnectionmechanismmode.1.5超聲表面滾壓納米化技術(shù)表面晶粒納米化技術(shù)是指通過一定的工藝方法，能夠在材料最表面獲得一層細小晶粒的過程，晶粒尺寸在納米級范圍（小于100nm）內(nèi)，且不改變材料的組織成分與結(jié)構(gòu)。材料獲取納米層的方法主要有表面涂層或沉積和塑性加工變形

【參考文獻】：
期刊論文
[1]微通道冷板釬焊成形流道堵塞缺陷控制研究[J]. 陳永盛,金恒林,陶亞平.  焊接技術(shù). 2019(09)
[2]Cu-Al金屬間化合物的形成與生長及其對電鍍Cu/Al層狀復(fù)合材料電性能的影響（英文）[J]. 張健,王斌昊,陳國宏,王若民,繆春輝,鄭治祥,湯文明.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(12)
[3]一種高效散熱冷板的設(shè)計[J]. 黃飛,婁開勝.  機械工程師. 2016(12)
[4]TLP及釬焊連接過程中基體金屬溶解研究進展[J]. 黃永德,仵艷影,曾志強.  熱加工工藝. 2016(23)
[5]高效散熱窄通道鋁合金冷板擴散焊接及成型技術(shù)研究[J]. 楊鑫鑫,侯凱.  制導(dǎo)與引信. 2016(01)
[6]熔化極氣體保護焊的保護氣體種類及熔滴過渡形式[J]. 邵輝.  科技風(fēng). 2015(18)
[7]7020鋁合金MIG焊焊接接頭的組織與性能[J]. 彭小燕,曹曉武,段雨露,陳舉飛,徐國富,尹志民.  中國有色金屬學(xué)報. 2014(04)
[8]5083鋁合金TIG焊接頭組織與性能分析[J]. 陳澄,薛松柏,孫乎浩,林中強,李陽.  焊接學(xué)報. 2014(01)
[9]鋁及鋁合金TIG焊接特性[J]. 殷春喜,黃軍慶,熊震東,賈翠催.  熱加工工藝. 2011(01)
[10]鋁合金攪拌摩擦焊研究現(xiàn)狀[J]. 王廷,劉會杰,馮吉才.  航空制造技術(shù). 2009(20)

博士論文
[1]金屬表面超聲滾壓加工理論及表層力學(xué)性能研究[D]. 劉宇.天津大學(xué) 2012

碩士論文
[1]5083鋁合金攪拌摩擦焊接試驗研究[D]. 陳舟.西南交通大學(xué) 2013



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