Cu_Al异种金属连接的研究现状
药芯铝钎料钎焊Cu／Al异种金属接头的力学性能及反应物
中图分类号： Ｔ ２ Ｔ ５ Ｇ４ Ｇ４ ４
０ 序
言
力 学性 能 、 焊接 头脆性 断 裂 的原 因及 界 面组织 。 钎
由于 铜 、 二 者 的 物 理 和化 学 性 质 相 差 很 大 ， 、 铝 铜 铝 金 属 能 反 应 形 成 硬 脆 且 电 阻 极 大 的 金 属 问 化 合 物 ¨ Ｊ不但 影 响 接 头 的力 学 性 能 ， 且 易 导 致 热 裂 ， 并
纹， 因此 成 功地 将 Ｃ ／ １ 接 在 一起 并 达 到所 要 求 的 ｕＡ 连 力学性 能并 非易 事 。 目前 ， 除钎 焊 外 国 内外 采 用 的 Ｃ ／ １ 接 方 法 主 ｕＡ 连
分 重要 的意义 。
试 验采 用氧 乙 炔火 焰 钎 焊 工 艺 ， Ｃ ／ 焊 。所 用母 材是 铝合 金 ３０ ０３和紫 铜 Ｔ ， 度 １厚
１ ５ ｍｍ 。 ．
试验 用药 芯 铝钎 料 ： Ａ，Ｚ Ａ ｌ Ｚ Ａ ２ Ｚ Ａ ｇ ， Ａ ｇ 。药 芯 为
无腐 蚀性 钎剂 ， 主要 成分 是 氟 铝酸 铯 ， 活性 温 度 范 围 其 为 ４ ０～ ８ ４ ４ ０℃ 。钎料成 分 见表 １ 。
表 １ 钎料成分（ ） ％
要 有 ： 压 焊 、 擦 焊 、 炸 焊 、 阻 焊 和 电 子 束 焊 冷 摩 爆 电 等 Ｊ 。这些方 法需 用专 门 的焊 接设 备 ， 投资 较 大 ， 且 现场施 焊 困难 ， 以在应用 中存 在很 大 的局限性 。 所 钎 焊 是依靠 液 态 钎 料 填 充 固态 基 体 金 属 的间 隙 ， 并与 之形 成金 属 结 合 而连 接 金 属 的 一 种 方 法 ， 别 适 特 试 验钎 焊 温度 为 ４ ０～５０ｃ ， ８ ３ ＝ 焊后 无需 清 洗 。钎 【 焊接 头 的 抗 拉 强 度 测 试 采 用 万 能 拉 伸 试 验 机 ， 据 根
铜_铝钎焊用软钎料及其焊接性研究现状
Welding Technology Vol．40No．5May 2011·专题综述·文章编号：1002－025X (2011)05-0001-04铜/铝钎焊用软钎料及其焊接性研究现状杨刘波，孙德明，刘鹏，李静（山东建筑大学材料科学与工程学院，山东济南250101）摘要：介绍了铜/铝异种材料钎焊用的几种常见软钎料及其特点、应用及研究现状。
本文着重介绍了Sn－Zn 和Zn－Al 系钎料的特点及应用，分析了目前Sn－Zn 和Zn－Al 系钎料存在的主要问题，并对Zn－Al 系钎料在铜/铝钎焊中的应用前景进行了展望。
关键词：铜/铝；异种材料；钎焊；软钎料中图分类号：TG454文献标志码：A收稿日期：2010-10-25基金项目：中国博士后科学基金资助项目（20080430377）；山东省优秀中青年科学家科研奖励基金项目（2008BS04037，2007BS04020）0前言软钎焊是一种低温结合工艺，主要依靠钎料对母材的润湿来形成接头［1-2］。
铜/铝异种材料利用钎焊技术进行连接，既能节约资源、节省成本，又能发挥铜和铝各自的性能优势。
软钎焊已被广泛用于电子组装工艺、电机制造以及电器用端子的铝线与设备铜制引出端的连接等。
铜与铝的物理化学性能差异较大，钎焊时Al 基体表面极易氧化成致密的氧化膜，且极易在界面产生硬脆、电阻极大的Cu－Al 金属间化合物［3－5］。
钎焊时通常将金属间化合物的厚度控制在2μm 以下，才能获得成形良好的Cu /Al 异种接头，同时，又能保证其力学性能［6］。
因此，不断改善钎料性能，降低金属间化合物对Cu /Al 接头性能的影响，一直是铜／铝钎焊用软钎料研究的热点课题。
铜/铝钎焊用软钎料，正在经历从传统的Sn－Pb 钎料向绿色无铅软钎料发展的过程。
本文主要介绍常见的几种铜/铝钎焊用软钎料的特点、性能及其焊接性，阐述了Sn 基、Cd 基、Zn 基钎料的特点及其在铜/铝钎焊中的应用，重点关注Zn－Al 系软钎料研究的现状。
铜铝异种金属钎焊接头的电化学腐蚀性能研究
铜铝异种金属钎焊接头的电化学腐蚀性能研究【摘要】通过电化学Tafel曲线的测试，在室温3.5%氯化钠溶液中，对铜铝异种金属钎焊接头的电化学腐蚀性能进行了研究。
结果表明：在钎焊过程中，施加一定压力，在一定的保温温度下，延长保温时间，可以提高接头的耐腐蚀性能。
【关键词】异种金属；焊接接头；腐蚀；电化学The Research on Corrosion of Dissimilar Metal Connections of Copper and AlloyZHU Xiao-ou WANG Xiao-li LU Peng-cheng LUO Chang（School of Materials Science and Engineering，Jiangsu University of Science and Technology，Zhenjiang Jiangsu，212003，China）【Abstract】The electrochemical corrosion properties of welded joints of Dissimilar Metal Connections of Copper and Alloy were studied by measuring Tafel polarization curves. The results shows that the corrosion resistance of welded joint is better if imposed appropriate pressure and if made it in the longer holding time under the certain temperature.【Key words】Ｄissimilar metal；Ｗelded joint；Ｅlectrochemical corrosion随着异种金属连接技术的发展，铝铜钎焊接头由于具有优良的力学性能和导电性能，被广泛地用于电气工程，制冷和供暖设备，以及其他需要铝铜连接的各个领域。
铜铝异种金属搅拌摩擦焊工艺研究
铜铝异种金属搅拌摩擦焊工艺研究张强;徐洪雨;莫新东;江传斌;秦若东;王金凤【摘要】对2 mm厚的纯铝板和紫铜板的搭接接头的搅拌摩擦焊进行试验研究,分析了工艺参数对焊接质量的影响.结果表明:在试验条件下,焊接速度为60 mm/min、搅拌头旋转速度为700 r/min、下压量为2.80 mm时,焊接接头抗拉强度达到最大值(96 N/mm2),其为铝母材强度的78％,焊接接头成形良好,无明显缺陷.【期刊名称】《轻合金加工技术》【年(卷),期】2018(046)012【总页数】5页(P51-55)【关键词】搅拌摩擦焊;铜铝异种金属焊接;焊接参数;力学性能【作者】张强;徐洪雨;莫新东;江传斌;秦若东;王金凤【作者单位】湖北汽车工业学院材料科学与工程学院,湖北十堰442002;湖北汽车工业学院材料科学与工程学院,湖北十堰442002;湖北汽车工业学院材料科学与工程学院,湖北十堰442002;湖北汽车工业学院材料科学与工程学院,湖北十堰442002;湖北汽车工业学院材料科学与工程学院,湖北十堰442002;湖北汽车工业学院材料科学与工程学院,湖北十堰442002【正文语种】中文【中图分类】TG453.9铜由于具有优良的物理化学性能和加工性能，在电气、机械制造、国防等工业领域得到广泛应用[1]。
然而铜的储量比较少，在地壳中的含量稀少，所以是许多国家短缺的金属。
铝的导电率比铜的低一些，但是铝的储量丰富，再加上铝的价格较低(为铜的1/3左右)[2],在某些产品和部件上用铝部分代替铜，可以有效地节约铜资源、降低生产成本、减轻部件的重量。
因此，研究铜铝异种金属连接具有重要的意义。
在异种金属焊接方面，有一些异种金属材料可以采用熔化焊方法，但是当异种金属焊接的焊缝接头容易形成脆性金属间化合物时，就很难获得良好的焊缝，对于这样的异种金属用熔焊方法是不理想的。
而钎焊方法则需要准确确定钎料成分和钎焊工艺，并且焊接效果也不太好。
铜铝复合材料研究的发展及现状
铜铝复合材料研究的发展及现状摘要：铜/铝复合材料是一种的新型复合材料，这种复合材料集中了铜和铝两种材料的优点特性，即它不但具有导电导热率高、接触电阻低及外表美观等铜的优点，还兼具有质轻耐腐等铝的优点。
本研究介绍了铜/铝复合材料的界面结合机理、发展以及应用的研究现状。
关键词：铜＼铝复合材料应用界面伴随日新月异的发展，科学技术的不断提高，人们对材料的性能有了越来越高的需求，甚至提出了极其苛刻的使用条件，如某些在工业生产过程中，就需要在不影响材料使用性能的前提下，尽量减少稀贵金属的消耗，以达到降低成本的目的。
而很多情况下，单一组元材料很难满足人们对材料综合性能的需求，复合材料则不同，它们很好地克服了单一组元材料在性能上的先天不足，综合了不同组元材料的物理及化学性能，尤其是兼顾到不同材料的价格差异，以求获得价格上的互补，降低生产成本，提高工业生产的效益。
因此，充分利用不同组元材料的优异性能，对其进行合理的材料设计复合材料，使其不但表现出更好的综合性能而且兼具价格低廉的特点，是我们合理利用材料的巨大进步。
1、铜＼铝轧制复合的界面结合机理轧制复合方法主要是把两种金属板相互接触，在轧机的压力作用下使金属复合的方法，早在20世纪50年代就有了热轧复合法，因具有设备少、成本低、效率高的特性，目前正逐渐成为大规模金属复合材料生产的加工方法。
轧制复合主要有热轧复合和冷轧复合两种方式，前者是把覆盖材料和基体迭放，焊合两者周边，进行热轧使其复合；冷轧复合则利用轧机的压力将金属复合，比较适用于铜铝等强度较低的情况。
界面结合机理和轧制过程中金属的氧化问题，是决定复合材料性能的关键因素。
一般情况下，轧制复合的界面结合机理会随复合材料的不同而不同。
目前，对于铜铝轧制复合的界面结合机理，国内外主要存在以下几种理论假说。
（1）再结晶理论：此理论可以很好地解释热处理过程中的恢复再结晶的组织变形，在金属的共同变形过程中，在变形热的作用下，接触区会因出现局部高温而两金属边界的晶格原子得以再次排列，形成同属于两种金属的共同晶体，致使彼此接触的两种金属结合在一起。
Cu_Al异种金属连接的研究现状
山东大学李亚江课题组 [ 14 ] 主要对 Cu /A l异种金 属进行了真空钎焊工艺及接头组织性能研究 ,试验结 果表明 ,通过严格控制加热温度 、保温时间和真空度可 以获得界面结合紧密的 Cu /A l异种金属接头 ,接头界 面区主要由铜侧过渡区 、钎缝和铝侧过渡区组成 ,有少 量金属间化合物生成 ,这些金属间化合物对于接头的 性能有重要影响 。 1. 2 铜铝摩擦焊
Won2B ao Lee等人 [ 20 ]采用传统摩擦焊方法实现了 纯铜与 1050 铝合金的焊接 。并进一步分析了退火后 处理条件下 ,接头中铜铝金属间化合物的生长规律对 接头电阻率及力学性能的影响 。研究发现 ,金属间化 合物宽度为 21μm 时 ,其电阻率为 45μΩ ·cm ,当金属 间化合物的宽度增加至 107. 5 μm 时 ,电阻率变为 85 μΩ ·cm。抗拉强度因金属间化合物的增长而降低 ,断 裂位置也从 Al侧热影响区变为 整个金 属间化合 物层 。
南京航空航天大学薛松柏 [ 8 ] 采用火焰钎焊技术 , 实现了铜铝管的中温钎焊连接 ;采用改良的无腐蚀钎 剂和中温 钎 料 很 大 程 度 上 减 少 了 金 属 间 化 合 物 的 生 成 。苏文英等人 [ 9 ]对铜铝火焰钎焊材料进行了研究 。 但由于火焰钎焊使用钎剂 ,需焊后清理 ,且火焰钎焊操 作技术很难掌握 ,因此难以保证接头质量 。
《异种金属铝、铜和钨的真空扩散焊研究》范文
《异种金属铝、铜和钨的真空扩散焊研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，异种金属之间的连接技术越来越受到重视。
其中，真空扩散焊作为一种可靠的焊接方法，在铝、铜和钨等金属的连接中具有广泛的应用前景。
本文旨在研究铝、铜和钨三种异种金属的真空扩散焊接性能，探讨其焊接工艺、接合界面特征以及焊接强度等因素。
二、实验材料与方法1. 材料准备实验所用的材料为铝、铜和钨三种金属。
首先，将这三种金属表面进行抛光处理，以去除表面杂质和氧化物，保证焊接质量。
2. 真空扩散焊工艺实验采用真空扩散焊设备进行焊接。
首先，将铝、铜和钨的焊接端面紧密贴合；然后，在一定的真空度下进行加热，使金属原子在高温下产生扩散，实现金属的连接。
3. 实验方法通过金相显微镜、扫描电镜（SEM）以及能谱分析（EDS）等手段，观察焊接接合界面的微观结构，分析金属的扩散程度和焊接强度。
三、实验结果与分析1. 焊接接合界面特征铝、铜和钨三种金属的焊接接合界面呈现出明显的特征。
在高温下，三种金属的原子产生扩散，形成了一定的冶金结合。
接合界面处，可以观察到金属之间的互溶现象以及新的相的形成。
2. 金属扩散程度通过扫描电镜观察，发现铝、铜和钨三种金属在真空扩散焊过程中，原子扩散程度较高。
其中，铝与铜之间的互溶程度较高，而钨由于具有较高的熔点和硬度，原子扩散相对较慢。
3. 焊接强度经过拉伸试验测试，铝、铜和钨三种金属的真空扩散焊接接头具有较高的焊接强度。
其中，接头的强度与金属的扩散程度、接合界面的微观结构等因素密切相关。
四、讨论1. 工艺参数对焊接性能的影响真空扩散焊的工艺参数如温度、压力、时间等对铝、铜和钨三种金属的焊接性能具有重要影响。
适当调整工艺参数，可以优化金属的扩散程度和焊接强度。
2. 金属互溶性与新相的形成在真空扩散焊过程中，铝、铜和钨三种金属之间发生互溶现象，形成新的相。
这些新相的形成对焊接接头的性能具有重要影响。
因此，研究金属的互溶性以及新相的形成机制对于提高异种金属的真空扩散焊接性能具有重要意义。
异种金属的焊接
异种金属的焊接本文分析了异种金属焊接的研究现状、应用和发展趋势，旨在为异种金属焊接研究提供帮助。
焊接是现代工业生产中的重要金属加工工艺方法，广泛应用于造船、航空、航天、汽车工业和机械制造等领域。
随着科学技术的发展，异种金属的焊接技术发展越来越快，质量要求也越来越高。
因此，研究异种金属的焊接工艺技术已成为焊接领域的一种发展趋势。
1.异种金属的焊接研究现状1.1 铝钢异种金属焊接研究现状近年来，汽车工业为了节约燃料、保护环境、不断努力减轻汽车重量，对汽车材料提出了更高的要求。
增加铝材的使用量是其中的重要措施之一。
因此，在汽车工业生产中，采用“钢+铝”双金属焊接结构成为汽车轻量化的首选方案，这必然涉及到铝和钢两种材料之间的连接。
目前，应用于铝和钢连接的焊接方法主要有压焊、钎焊、熔焊、扩散焊、电弧焊、激光焊和磁脉冲焊等。
铝钢之间的焊接一直是焊接领域的难点和热点问题，其中脆性金属间化合物的生成是影响接头性能的主要因素。
压力焊和钎焊由于基体可以在焊接过程中保持固态，同时焊接热输入容易控制，因此接头的性能一般不受限于金属间化合物的厚度，比较适于铝钢之间的焊接。
但是这种焊接方法效率较低，对工件的尺寸和形状有特殊的要求，不适于大批量生产。
熔焊方法比较灵活，效率较高，但是金属间化合物又成为不可避免的附加产物。
虽然采用熔钎结合的方法已经获得了很好的效果，但是对于金属间化合物的生长动力学以及如何促进铝合金熔体润湿钢板表面等方面还没有系统研究，因此，解决上述问题对于促进高效的焊接方法在铝钢焊接中的应用具有重要的意义。
1.2 铜钢异种金属焊接研究现状采用钢和铜复合零部件因在性能与经济上优势互补，具有广阔的应用前景。
世界各国的研究者对铜和钢的焊接进行了实验和理论分析，目前常用的焊接方法有熔焊、压焊、钎焊和熔焊-钎焊等。
不需要删除明显有问题的段落。
每种焊接方法都有其独特的特点和适用范围。
其中，冷金属过渡焊接是一种相对较新的焊接方法，具有广阔的应用前景。
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‰肱专题综述ｔ蜉掳Ｃｕ／Ａｌ异种金属连接的研究现状
山东大学材料液态结构及遗传性教育部重点实验室（济南市２５００６１）夏春智李亚江王娟
摘要异种金属接头由于具有优良的性能，因而在许多领域得到广泛的应用，也使得异种金属连接成为当今
研究的热点，但铜铝焊接时脆性相的生成，使得铜铝接头的性能很难保证。
概述了近年来国内外铜铝异种金属焊
接技术的研究现状，针对钎焊和摩擦焊技术做了重点介绍，分析了当前铜铝连接存在的主要困难，对于推动ｃｕ／Ａｌ
异种金属接头的研究及应用具有重要意义。
关键词：Ｃｕ／ＡＩ异种金属摩擦焊钎焊金属间化合物
中图分类号：ＴＧ４５７．１
０前言
现代机器制造业最迫切的问题之一，是在提高结构和设备工作技术性能和可靠性的同时，降低金属消耗量【Ｉｊ。
由于铝合金具有密度低、强度高、耐腐蚀、热导和电导率高以及加工性能好等优良品质而发展迅速，已广泛应用于国民经济各领域及国防建设中，用量仅次于钢铁材料，成为第二大金属材料。
铜及其合金具有优良的导电、导热性能、耐腐蚀和良好的加工成形性能，也获得了广泛的应用【＇・３｜。
但铜为稀缺金属，属于战略资源，国内每年需要进口大量铜材∽Ｊ。
通常零部件仅有一部分结构经受特定的负荷、温度和介质的作用，因此将铜、铝及其合金连接形成复合结构，不但能减轻构件的重量、节约材料，而且能发挥各自的性能优势吲。
近年来，国内外研究者从工艺参数制定、焊后结合界面组织、接头使用性能评定等方面对铜铝焊接做了大量研究，各种先进的连接方法得以采用；对于铜铝焊接接头的推广应用，以及铜铝异种金属连接理论的研究具有重要的意义【６ｊ。
１研究现状
１．１铜铝钎焊
近年来随着钎焊技术发展，异种材料钎焊特别是铜与铝及铝合金钎焊成为研究的热点。
１。
１．１有钎剂钎焊
收稿日期：２００７—０９—０５
基金项目：山东省优秀中青年基金（２００６ＢＳ０４００４）；哈尔滨工业大学国家重点实验室基金（０４００８）。
孙德超等人【＿刊分析了铜铝直接钎焊的可行性，从钎料、钎剂和钎焊工艺参数等方面对铜铝直接钎焊进行了研究。
研究结果表明：在选择合适的钎料与钎剂后，通过降低钎焊温度，减少钎焊时间，调整钎缝间隙及基体表面粗糙度，进行焊后处理，可以获得具有一定强度的铜铝钎焊接头；ｚｎ一４０Ｓｎ一２Ｃｕ及Ｚｎ一５５Ｓｎ一２．５Ｓｉ一２．５Ａｇ钎料与Ａ１反应钎剂匹配可取得钎焊铜铝较理想的结果。
南京航空航天大学薛松柏Ｌ８３采用火焰钎焊技术，实现了铜铝管的中温钎焊连接；采用改良的无腐蚀钎剂和中温钎料很大程度上减少了金属间化合物的生成。
苏文英等人一１对铜铝火焰钎焊材料进行了研究。
但由于火焰钎焊使用钎剂，需焊后清理，且火焰钎焊操作技术很难掌握，因此难以保证接头质量。
山东大学邹增大等人［１叫对冰箱制冷系统铜铝管连接的研究表明：采用锌镉钎料配合溴化物钎剂，以及采用铝基钎料配合氟化物钎剂，能获得成形良好的接头。
但焊缝中有脆性组织和气孔产生，合理控制能够满足‘产品的强度和耐蚀性要求；采用ＮＯＣＯＬＯＫ钎剂感应钎焊方法，焊缝中没有气孔，由一层极薄的脆性组织组成。
锌镉钎料接头的耐蚀性符合产品要求，工艺成本低，但钎料含镉，环保性差。
１．１．２无钎剂钎焊
使用钎剂的钎焊，焊后需要清理焊剂残渣，消耗大量淡水，会不可避免地带来环境污染问题。
残留钎剂的腐蚀及污染问题的存在促使人们对无钎剂钎焊技术进行了大量研究。
无钎剂钎焊一般在保护气氛或真空状态下进行。
真空状态有利于铝表面氧化膜的去除［¨］。
哈尔滨工业大学的钱乙余等人对ｃｕ／Ａｌ接触反应
２００８年第１期１７
中国焊接技术的
及行业概览（３）
援痧∥．疡Ｍｚ专家论坛・蜉掳
天津大学（３０００７２）陈邦固李桓
天津市三英焊业有限责任公司（３０１７００）张淑英
［上接２００７第１２期］
４中国焊接技术发展成就
近年来，中国制造业焊接技术的创新和进步举世
瞩目，焊接技术在国民经济建设和社会发展中起着无
可替代的作用。
４．１船舶制造
２００５年中国造船的总吨位达到１２１２万吨，造船
行业的产量和吨位已跃居世界造船工业的第３位，造船总吨位已占世界造船总吨位的１８％强。
２００６年中国承接新船订单首次超过日本，占世界市场份额超过３０％，２００７年上半年又突破了４０％，截至２００７年６月底，手持船舶订单突破１亿载重吨，居世界第二。
在船体建造中，焊接工时约占船体建造总工时的３０％一４０％，焊接成本约占船体建造总成本的３０％～５０％。
目前大拼板工序采用多丝埋弧焊，单面焊双面成形，焊接板厚５～３５ｍｍ；船体的分段构架装焊采用自动／半自动气体保护焊；药芯焊丝Ｃ０：气体保护焊已普遍采用。
（１）３０万吨超大型原油船中国第一艘３０万吨超大型原油船，长３３３ｍ，宽５８ｍ（图３５）；达到了当今国际先进水平，实现了中国超大型油船建造“零”的突破。
图３５中国第一艘３０万吨超大型原油船Ｈ
（２）半冷半压式液化气船中国产最大的半冷半・压液化气船（见图３６），总长１５４．９８ｍ，型宽２３．１０ｍ，载重量１７９００ｔ。
其中，３个液态货罐用厚度３０～３５ｍｍ的低温钢１３ＭｎＮｉ６３焊接而成，工作温度一４８℃，总容积１６５００ｍ３。
４．２钢桥制造
中国焊接钢桥的建设始于２０世纪６０年代初，但大发展的鼎盛期是２０世纪９０年代。
当前可谓业已进入世界先进行列，已具备条件建设各种所需要的大型或特大型焊接钢桥。
焊接钢桥的发展经历了由“疑虑”到“信赖”的过程。
优质桥梁用钢的开发，焊接技术的进步，是促进焊接钢桥发展的重要因素（表６）。
２００８年第１期１１。