铝铜焊接毕业论文开题报告

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毕业设计摩擦焊开题答辩

毕业设计摩擦焊开题答辩

研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域
应用领域:
摩擦焊可以加工的产品范围很广,航空、航天 行业 的涡轮转子部件、喷气发动机风扇轴、补偿轴、定子叶 片、调整器柄、起落架拉杆、异质材料飞机铆钉、钩头 螺栓、飞机泵轻质活塞、飞机液压操纵系统双金属线圈 骨架、宇航用铝热管等;石油、煤炭、地质钻探行业的 石油钻杆、抽油杆、 地质钻杆、地质取芯钻具等。汽车 行业的发动机空心轴、汽车后轴(含空心轴)、变速器 输出轴、速度选择轴、倾斜转向轴、传动轴、前轮轴、 传动输入轴、S型凸轮轴、冷却风扇电动机壳和轴、涡轮 增压器、 异质材料气阀。
拟采用的研究方法:
一.严格选用实验用的铝,铜母材; 二.结合摩擦焊的基本原理和特点对铝-铜两 种金属物理性能和焊 接性进行分析;
材料 密度 g/cm3 8.92 2.70 熔点 /℃ 1083 660 热导率 比热容 /J· -1·- /K-1· -1 Kg K m
1
电阻率 /10-6Ω· m 1.67 2.65
铝-铜摩擦焊接头存在的主要问题:
材料的组织决定性能,材料微观组织结构的变 化对材料的性能会造成很大影响。因此,采用合 适的焊接工艺参数对获得优良的焊接接头和显微 结构组织至关重要。 焊接接头由于存在脆性金属间化合物致使接 头抗拉强度,耐蚀性能等力学性能降低; 焊缝区域焊核区与热机械影响区的过渡区存 在机械混合组织成为接头的弱连接区,接头性能 不佳,研究表明,拉伸,疲劳试验中接头断裂的 位置主要集中在热影响区和过渡区;
研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域 5. 把不同焊接参数下得到的外观成形良好的 焊缝试板,利用合适的方法制成拉伸试样 在拉伸试样机上进行焊接接头的拉伸试验 ,测量不同工艺参数下试样的抗拉强度值; 6. 采用Quant200型场发射式扫描电镜对室 温拉伸试样断口形貌进行扫描观察接头断 口形貌,并采用EDS能谱分析仪对断口中 特殊组织的化学成分进行能谱分析; 7. 采用D8ADVANCE型X射线衍射仪对接头 进行物相结构分析,以确定异种材料焊缝 区有无新相金属间化合物产生以及新相的 种类。

铝合金点焊熔核强化研究的开题报告

铝合金点焊熔核强化研究的开题报告

铝合金点焊熔核强化研究的开题报告一、选题背景和意义随着工业化的加速,铝合金材料作为一种轻质、高强度、耐腐蚀的材料越来越受到人们的关注和重视。

然而,铝合金材料的加工难度较高,在生产过程中容易出现脆性裂纹、气孔等缺陷,导致铝合金结构件的强度和寿命受到严重影响。

因此,对铝合金材料的加工技术进行研究,提高铝合金结构件的质量和使用寿命,具有现实意义和深远影响。

铝合金点焊是铝合金结构件加工中常用的加工方法之一。

然而,由于铝合金本身的特殊性质,点焊时易产生气孔、脆性裂纹等缺陷,导致点焊接头的强度和寿命受到限制。

因此,如何提高铝合金点焊接头的质量,成为当前研究的热点和难点。

二、研究目的本研究的主要目的是通过熔核强化技术,改善铝合金点焊接头的强度和寿命,提高铝合金结构件的质量和使用寿命,为铝合金结构件的生产提供理论依据和技术支持。

三、研究内容1. 铝合金点焊接头的制备2. 铝合金点焊接头的组织结构和性能的研究3. 熔核强化技术在铝合金点焊接头中的作用机理研究4. 熔核强化技术在铝合金点焊中的应用研究四、研究方法1. 铝合金点焊接头的制备:采用点焊工艺制备铝合金点焊接头。

2. 铝合金点焊接头的组织结构和性能的研究:采用光学显微镜、扫描电子显微镜等测试设备对铝合金点焊接头的组织结构、力学性能等进行分析测试。

3. 熔核强化技术在铝合金点焊接头中的作用机理研究:采用热分析技术、相变分析技术等测试设备,分析铝合金点焊接头中的相变过程和晶粒形态等,并进行力学性能测试。

4. 熔核强化技术在铝合金点焊中的应用研究:通过实验验证熔核强化技术对铝合金点焊接头的强度和寿命的提升效果,为铝合金结构件的生产提供技术支持。

五、研究预期成果1. 对铝合金点焊接头的组织结构和性能进行全面研究,探究熔核强化技术的作用机理。

2. 通过实验验证,提高铝合金点焊接头的强度和寿命,为铝合金结构件的生产提供技术支持。

3. 探索铝合金点焊接头制备和熔核强化工艺优化,为铝合金结构件的生产提供技术支持。

焊接开题报告

焊接开题报告

焊接开题报告焊接开题报告一、研究背景及意义焊接作为一种常见的金属连接技术,广泛应用于制造业、建筑业、航空航天等领域。

随着科技的不断进步和工业的发展,对于焊接技术的要求也越来越高。

因此,深入研究焊接技术的发展趋势、问题与挑战,对于提高焊接质量、效率和安全性具有重要意义。

二、研究目标本研究旨在探讨焊接技术的现状、发展趋势以及相关问题,并提出相应的解决方案,以期为焊接技术的改进和应用提供参考。

三、研究内容1. 焊接技术的分类与应用领域1.1 传统焊接技术1.2 新型焊接技术1.3 焊接在不同领域的应用案例分析2. 焊接技术的发展趋势2.1 自动化与智能化2.2 材料与工艺的创新2.3 焊接质量与安全性的提升3. 焊接技术存在的问题与挑战3.1 焊接缺陷与质量控制3.2 焊接材料的选择与优化3.3 环境与健康安全问题4. 解决方案与创新4.1 焊接参数优化与控制4.2 材料研发与改进4.3 焊接过程监测与智能化控制四、研究方法本研究将采用实验研究和文献综述相结合的方法,通过实际焊接试验和文献调研,对焊接技术的现状、问题与挑战进行分析,并提出相应的解决方案。

五、预期成果通过本研究,预期可以得到以下成果:1. 对焊接技术的分类与应用领域有更深入的了解;2. 对焊接技术的发展趋势有更清晰的认识;3. 对焊接技术存在的问题与挑战有更全面的把握;4. 提出针对焊接技术问题的解决方案与创新思路。

六、研究计划1. 第一阶段(一个月)1.1 文献综述,了解焊接技术的分类和应用领域;1.2 收集相关案例,分析焊接技术在不同领域的应用;1.3 初步了解焊接技术存在的问题与挑战。

2. 第二阶段(两个月)2.1 进行焊接试验,探索焊接参数的优化与控制;2.2 分析焊接过程中的缺陷与质量控制问题;2.3 研究焊接材料的选择与优化。

3. 第三阶段(一个月)3.1 总结实验结果,提出相应的解决方案与创新思路;3.2 进行焊接过程监测与智能化控制的研究;3.3 撰写论文并进行修改。

铜互连技术中铝焊接点的氮化钽扩散阻挡工艺优化的开题报告

铜互连技术中铝焊接点的氮化钽扩散阻挡工艺优化的开题报告

铜互连技术中铝焊接点的氮化钽扩散阻挡工艺优化
的开题报告
本文将探讨铜互连技术中铝焊接点氮化钽扩散阻挡工艺的优化问题。

铜互连技术已经成为现代集成电路制造中的重要工艺之一。

在这种
技术中,铝焊接点通常用于连接不同层的互连线。

然而,铝焊接点的寿
命被氮化钽扩散的问题所限制。

氮化钽扩散会导致铝焊接点与周围的铜
导线形成接触,从而降低电路的可靠性。

因此,氮化钽扩散阻挡工艺的
优化是必要的。

氮化钽是一种高温材料,可以承受高温和化学腐蚀。

因此,在铝焊
接点周围应用氮化钽薄膜来阻止氮化钽扩散已成为一种常见的方法。

然而,这种方法还存在一些问题。

首先,氮化钽在高温下会发生失效。

其次,氮化钽薄膜的生长速率很慢,其生长时间可能超过一天。

最后,氮
化钽薄膜的光刻和蚀刻工艺也比较复杂。

因此,本文将探讨如何通过优化氮化钽扩散阻挡工艺来解决这些问题。

具体来说,我们将尝试改进氮化钽薄膜的制备方法,以获得更高的
生长速率和更好的透明性。

我们还将研究光刻和蚀刻工艺,以找到更简
单和更有效的方法。

最后,我们将测试优化后的工艺对铝焊接点扩散和
可靠性的影响。

预计本研究将为铜互连技术中铝焊接点的氮化钽扩散阻挡工艺提供
一种简单易行的优化方法,同时提高了可靠性和生产效率。

铝开题报告

铝开题报告

铝开题报告摘要本文旨在探讨铝的开题报告,通过逐步思考的方式,对铝开题报告的结构进行详细介绍,并给出相应的步骤和思考过程。

引言铝是一种常见的金属元素,广泛应用于工业和生活中。

铝的性质和应用领域非常广泛,因此对于铝的开题报告是非常重要的。

本文将通过逐步思考的方式,帮助读者理解如何撰写一篇完整的铝开题报告。

步骤一:确定研究目的和问题在撰写铝开题报告之前,首先需要确定研究目的和问题。

研究目的是指研究铝的目标和目的,而问题是指在研究过程中需要解决的具体问题。

例如,研究目的可能是了解铝的物理和化学性质,而问题可能包括铝的熔点、导电性等方面的研究。

步骤二:收集相关资料在确定研究目的和问题之后,需要收集相关的资料。

资料可以来自于书籍、学术论文、互联网等渠道。

收集到的资料需要进行整理和归纳,方便后续的撰写工作。

步骤三:制定研究方法和实验计划在收集资料之后,需要制定研究方法和实验计划。

研究方法是指进行研究所采用的方法和途径,而实验计划则是指进行实验所需的步骤和过程。

对于铝的开题报告,研究方法可能包括文献综述和实验研究两个方面,实验计划可能包括实验装置的搭建和实验数据的收集等。

步骤四:开展实验研究在制定好实验计划之后,可以开始进行实验研究。

根据实验计划,搭建实验装置,并进行相应的实验操作。

在实验过程中,需要记录实验数据和观察结果。

步骤五:分析实验结果在实验研究结束之后,需要对实验结果进行分析。

根据实验数据和观察结果,进行统计和比较分析,得出相应的结论。

步骤六:撰写开题报告在完成实验结果的分析之后,可以开始撰写开题报告。

开题报告一般包括摘要、引言、研究目的、问题、方法、实验结果分析和结论等部分。

在撰写过程中,需要将之前收集到的资料和实验结果充分结合起来,以保证报告的完整性和准确性。

步骤七:审阅和修改在完成开题报告的初稿之后,需要进行审阅和修改。

审阅过程可以由自己或他人进行,主要是检查报告中的逻辑性、准确性和完整性。

修改过程需要根据审阅的意见进行修正,确保报告的质量。

焊接开题报告书

焊接开题报告书

新乡职业技术学院毕业设计(论文)开题报告书题目名称:单面焊双面成形质量差的原因及防治措施学生姓名:学号:系部:机械制造系专业年级:焊接技术及自动化二班指导教师:填写时间:2011-12-3新乡职业技术学院毕业设计(论文)开题报告一、选题的根据:1)本选题的理论、实际意义2)综述国内有关本选题的研究动态和自己的见解在机械加工中,焊接的地位越来越重要,尽管焊接技术发展很快,各种精密仪器的产生,自动化程度越来越高。

在压力容器的制造行业,产品通常都是有各类钢板拼接组对卷制而成,而在组队焊接过程中,焊缝的形式通常为v形坡口。

而在小直径和在管道焊接方面,由于材质板厚相对较薄,通常采用单面焊双面成型的方法实现产品的成型。

所以单面焊双面成型焊接技术是每个焊接专业人员不能缺少的焊接技术。

优质的单面焊双面成型的焊缝表面圆滑过渡至母材,表面不得有裂纹,气孔,夹渣,焊瘤,咬边等缺陷。

焊缝内部也不能有缺陷。

焊接过程中由于设备,材料工艺及操作等原因,使得形成焊缝达不到质量要求,从而对工作质量和使用寿命产生严重影响。

二、研究内容本次研究的主要内容:1、单面焊双面成形质量差的原因及防护措施;2、Q235钢板-板对接立焊手工电弧焊单面焊双面成型技术分析与探究;3、Q235钢焊后检测技术及检测工艺。

三、研究方法、拟解决的关键技术、实验方案及可行性分析研究方法:实际操作、调查交流、数据分析。

拟解决的关键技术:Q235钢在焊接制造中存在的问题及焊后检测;实施方案:实际施工现场调查,根据所学理论知识对储存气体化学作用进行分析,对焊接材料、焊接焊接方法设备、焊接检验技术进行分析;到图书馆或上网搜集相关资料;老师指导。

通过以上方案,制作出符合技术要求的工艺书。

四、进度安排和采取的主要措施1、第五学期第13周撰写选题报告;2、第五学期第17周着手收集资料,并报送提纲审定;3、第六学期第06周提交中期报告;4、第六学期第10周修改,提交初稿审查;5、第六学期第12周修改,经审稿后定稿交稿;6、答辩。

铝合金焊接接头局部变形及断裂行为的研究的开题报告

铝合金焊接接头局部变形及断裂行为的研究的开题报告

铝合金焊接接头局部变形及断裂行为的研究的开题报告一、研究背景及意义铝合金是一种轻量、高强度、耐腐蚀性强的金属材料,广泛应用于航空、汽车、船舶、建筑等领域。

铝合金的使用需要进行焊接连接,然而焊接接头的质量是影响焊接连接强度和使用寿命的重要因素。

在长期使用的过程中,焊接接头发生变形和断裂是常见的故障之一。

因此,研究铝合金焊接接头的局部变形及断裂行为,对于提高铝合金焊接接头的质量、延长使用寿命具有重要的意义。

二、研究内容本课题将以铝合金焊接接头为研究对象,通过实验和数值模拟的方法,研究铝合金焊接接头在受力过程中的变形与断裂行为。

具体研究内容包括:1. 对铝合金焊接接头进行制备并测量其尺寸和几何形状。

2. 利用试验测量方法,对焊接接头进行拉伸和剪切等力学性能测试,获取其力学特性。

3. 建立铝合金焊接接头的有限元模型,通过数值模拟的方法研究其受力过程中的变形及应力分布。

4. 通过实验和数值模拟方法,研究焊接接头在多种载荷下的局部变形与断裂行为。

三、研究方法本课题的研究方法主要包括实验和数值模拟两种方法。

实验方面,将采用标准实验方法,对铝合金焊接接头进行拉伸和剪切等力学性能测试,并通过实验数据分析误差和验证模拟结果。

数值模拟方面,将使用ANSYS软件建模模拟,模拟焊接接头在不同载荷下的变形及应力分布,并通过对比实验和模拟结果的差异,对模型进行修改和优化。

四、预期研究成果本课题预期研究成果包括:1. 焊接接头的制备及其机械性能测试。

2. 焊接接头的力学性能测试及其应力分布分析。

3. 焊接接头的有限元模型建立及其数值模拟分析。

4. 焊接接头在多种载荷下的变形及断裂行为的研究。

五、研究工作进度安排本课题的研究工作进度安排如下:第一年:进行铝合金焊接接头的制备及力学性能测试。

第二年:建立焊接接头的有限元模型,并进行数值模拟分析。

第三年:通过实验和数值模拟方法研究焊接接头在多种载荷下的变形与断裂行为。

六、参考文献1. 张海飞,唐标,徐宏杰. 微铝合金化效应对Al-Zn-Mg-Cu系铝合金焊接接头力学性能的影响[J].航空学报,2018,39(6):1-12.2. 刘益文,孙培钦,黄瑾. 静柔性FCAW-H焊接Al-Li合金接头组织与性能[J].航空制造技术,2017,20(4):92-96.3. 左高平,汤国伟,叶同. TIG焊接Al-Li合金板精确匹配接头应力集中因子的数值分析[J].挤压技术,2019,42(5):1008-1014.4. 王永祥,赵兴伟,牛建芳. 激光增材制造5083铝合金焊接接头的疲劳性能[J].铸造,2020,69(6):156-162.。

何朝辉《铝合金电子束焊接工艺分析》开题报告

何朝辉《铝合金电子束焊接工艺分析》开题报告
通运输I业用铝材的开发与应用D].铝加工, 2002, 25(2): 1~5.
[2]熊建武,周进.变形铝合金在轨道车辆中的应用[J].企业技术开发, 2007, 26(11): 18-20.
[3] Miller W s, Zhuang L, Bottema J, et al. Recent development in aluminium aloys for the automotive industry [J. Materials Science and Engineering A, 2000, 280(1): 37-49.
开题报告学生姓名专业班级题目一选题背景目的及意义近年来随着工业技术的发展和人民生活水平的不断提高伴随着能源紧张环境恶化等问题的日益突出人们对交通运输行业提出了高速节能安全环保舒适等更高的要求交通运输工具轻量化则是实现上述目标的有效途径之一
开题报告
学生姓名
院(系)部
专业
班级
题目
一、选题背景、目的及意义
[4]王祝堂,田荣璋.铝合金及其加工手册[M].长沙:中南大学出版社, 1989, 251-262.
[5] Silingberg M, Gireen J. Aluminum Applications in the Rail Industry [J]I. Light Metal Age, 2007,65(5): 8~13.
依据文献和相关资料查询可知,虽然目前国内外已有许多技术人员对6082铝合金的焊接I艺及焊接性进行了研究,并取得了较大进展,涉及的焊接方法主要有钨极氯弧焊(TIG)、熔化极氩弧焊(MIG)和搅拌摩擦焊(FSW)等,但有关该铝合金电子束焊接(EBW)工艺研究的文献报道还比较少见。基于此,本课题拟采用电子束焊工艺对6082-T6铝合金进行焊接,系统分析研究该合金的电子東焊接工艺及其获得接头的组织与性能,并与采用熔化极氯弧焊获得的接头进行对比,通过优化焊接工艺,以获得高质量的焊接接头,因此,开展本课题研究具有重要的理论意义及实际应用价值。
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学科代码080503编号硕士学位论文开题报告学号: 122080503050研究生:许瑾导师: 石玗教授黄健康副教授研究方向: 异种金属焊接论文题目: 铝与铜异种金属电弧熔钎焊研究学科: 材料加工工程学院:材料科学与工程学院入学时间:2012年9月开题时间:2014年1月15日2014年1月15日填报说明一、开题报告中的一至七项必须采用计算机输入和打印,开题报告格式可在研究生部网址http://www. lut.cn/yanjiusheng/download/download.htm下载。

二、开题报告为A4大小,于左侧装订成册。

各栏空格不够时,请自行加页。

三、开题答辩成绩(即每个学生开题报告评审表的平均成绩)由学院研究生专干填写,学院负责人签署是否同意开题的意见。

五、开题报告通过后,分别由研究生、导师、学院和研究生部各存档一份。

倍,而且这种价格差距将日趋增大;再次,从铜和铝在地壳中储量来看,铜在地壳中的含量为0.01%,而铝的含量高达8%。

因此除降低成本之外,用铝取代铜的意义还在于缓解铜资源尤其是我国铜资源的紧张状况。

综上所述,以铝代铜的研究和应用有着广泛的前景和深远的意义[9]。

铝的性能在某些方面还不如铜的优异,因而在许多结构件中铝质构件仍就不能完全替代铜质构件。

因此,在以铝代铜的应用中,铝/铜连接是必由之路口。

铝铜复合件的应用在电力行业尤其广泛,如图1所示。

ﻩﻩ图1铝铜接线柱和铝铜接线鼻子铝和铜之间的焊接属于异种金属的焊接,而异种材料的焊接性取决于两种材料的晶体结构、微观组织、物理性能和表面状态等,两种材料的性能差异越大,可焊接性越差。

铝与铜之间的焊接难度较大,这是由于:①熔点相差大:纯铝的熔点为660℃,纯铜的熔点为1083℃。

由于铝和铜的熔点相差很大(423℃),难以同时熔融。

②易氧化:铝和氧有着很大的化学亲和力,在空气中铝表面易形成一层致密的O3氧化膜,焊接时阻碍铝和铜的结合,给焊接带来了困难。

A12Cu或Cu-Cu2O共晶体,③易产生裂纹:在焊接时生成低熔点共晶Al-A12使焊缝变脆,而且铝铜的膨胀系数差别大,容易导致焊缝产生裂纹。

④易腐蚀:铝和铜之间的电极电位差为1.997v,易导致电化学腐蚀(铝的标准电极电位为1.66v,铜的标准电极电位为0.337v)。

⑤易形成气孔:高温时,液态的铝和铜能够溶解和吸收大量的气体(如氢),冷却时,冷却时,氢在铝和铜液中的溶解度迅速下降,来不及溢出的氢在焊缝中形成气孔。

这一系列的问题给铝与铜的焊接带来许多困难。

常规的焊接方法在铝-铜的连接问题上受到了种种限制,比如压力焊接和钎焊,虽然可以得到良好的接头,但这些方法效率低、成本高,且焊接尺寸受到限制[10]。

本课题采用旁路耦合MIG焊对铝-铜异种金属进行焊接,焊接结构原理如图2所示。

脉冲DE-GMAW焊接方法能够在高熔敷率下有效地控制母材热输入,并可以通过调节旁路电弧参数实现焊丝和母材之间热量的合理分配[11-14]。

这些特点为优化高效焊工艺和便于过程自动控制奠定了基础。

同时,该方法对焊接电源的要求较低,采用常规非脉冲电源即可实现对熔滴过渡过程的控制,有利于实现低成本的高效MIG/MAG焊接,对实际生产具有重要的意义。

图2脉冲DE-GMAW示意图本课题采用脉冲DE-GMAW焊接系统连接铝铜异种金属,主要研究不同焊接参数下铝铜异种金属焊接接头相的组成和分布,以及对材料力学性能的影响;建立金属间化合物的生长模型,分析固相高熔点铜和液相低熔点铝的冶金结合的机理;掌握焊接热输入对晶体生长规律的影响。

这些科学问题的研究对了解铝铜金属间化合物晶体形貌,控制晶体生长以提高材料的性能具有重要的意义。

2、国内外研究现状综述近年来,国内外对于铝铜焊接进行了大量的研究,采用了多种方法。

铝铜之间的焊接,是焊接领域的难点问题,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,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。

而熔焊方法比较灵活,效率较高,但是金属间化合物又成为不可避免的附加产物,并且容易在焊缝中产生大肖宏滨[33]等人对铝铜爆炸焊复合板结合界面进行了微观观察,实验表明,复合板的结合界面呈波状结构;结合区发生了剧烈的塑性变形,产生形变流线和加工硬化;结合界面两侧存在原子扩散及漩涡,漩涡内汇集有金属熔体、气孔、疏松和金属碎块等;在结合界面上发现很薄的白亮层。

采用扫描电镜观察结果如3图所示。

熔化区主要是由CuAl2、Cu3Al2及Cu4Al等组成。

结合界面的组织性能与爆炸焊接工艺密切相关,是影响爆炸焊接质量的重要因素。

图3爆炸焊结合区界面组织IzumaT.等人[34]对铝/铜进行爆炸焊时加了中间层,这比传统爆炸焊更有优势,既能有效降低碰撞时能量的消耗,又能减少界面结合区的有害反应,所以可以得到高质量的接头。

2.2.4扩散焊扩散焊是将焊件紧密贴合,在一定温度和压力下保持一段时间,使接触面之间的原子相互扩散形成连接的焊接方法。

山东大学的李亚江[35]等人对铝/铜进行了真空扩散焊扩散研究,在连接温度520~540℃、保温时间60min及压力11.5MPa 时,在Al-Cu界面处形成明显的扩散过渡区,扩散区域宽约40μm,接头性能良好。

重庆大学的谭传智等人[36]对扩散焊接方法进行了详细的阐述。

结果表明在铝/铜接头靠近铜侧易形成一层厚度约为3~10μm的CuAl2脆性金属间化合物,这使得接头强度大大降低。

北京航空航天大学孟胶东[37]等人也采用真空扩散焊接的方法对纯铜与铝及铝合金的进行了焊接。

实验表明:最佳工艺参数为连接温度530~540℃,时间10min,压力11.5MPa。

结合区形成扩散连接,有脆性相Cu3Al、CuAl生成,另外还提出在铜的表面镀Ni能够有效阻止Al和Cu之间形成脆性的金属间化合物,并且Al和N i之间形成了良好的扩散连接,改善了接头的性能。

2.2.5超声波焊接超声波焊接铝/铜,是对被焊件施加一定压力和超声作用,使铝/铜接触面彼此摩擦,将Al表面的氧化物或其他污染物破碎并排除,两个干净的接触表面发生原子扩散,Al和Cu在未达到其熔点的条件下完成冶金学上的粘结作用。

Shin-ichiMatsuoka[38]等人利用超声波对铝/铜进行了水下焊接,并与在空气中超声焊接进行对比,结果显示两种方法所得接头强度相近,表明超声波焊接所能达到的接头强度与焊接环境无关,但是由于水散热较快,焊接时需要较大的压力和焊接时间。

Y.Y.Zhao,D.Li andY.S.Zhang[39]等人研究了铝-铜超声波焊不同焊接能量对连接界面的影响,接头拉伸强度刚开始随着焊接能量的增加而升高,1000J时增加到最大,随后又显著下降,如图4所示;图5为不同焊接能量下界面显微照片和线扫描曲线,可以看出2000J的接头界面处出现了0.5μm厚的金属间化合物层Cu9Al4。

图4 铝铜超声波焊接头拉伸强度随焊接能量的变化曲线图 5 不同焊接能量下的界面显微组织及其能谱曲线2.2.6磁力脉冲焊磁力脉冲焊主要利用感应加热和电磁加压,使被焊工件相对运动并彼此碰撞,从而实现有效连接的焊接方法。

这种方法一般只用来焊接轴对称部件,如管、筒等。

为保证良好的接头成形,焊前可以对工件进行退火处理。

WatanabeM[40]等人对铝铜等异种金属进行了磁力脉冲焊,研究表明界面区呈波状轮廓,存在一个中间过渡区,进一步研究表明,过渡区主要是由细小的铝晶粒及弥散分布的金属间化合物组成。

Marya M[41]等人也成功利用磁力脉冲焊焊接了铝铜异种金属,发现很难获得不含金属间化合物的焊接接头,当撞击速度较大时,界面上生成了脆性金属间化合物CuAl2,所以这也说明焊接过程中发生了金属的熔化。

2.3 铝/铜钎焊钎焊是利用熔点比母材(被钎焊材料)熔点低的填充金属(称为钎料或焊料),在低于母材熔点、高于钎料熔点的温度下,利用液态钎料在母材表面润湿、铺展和在母材间隙中填缝,与母材相互溶解与扩散,而实现零件间的连接的焊接方法。

上海交通大学的杨瑞鹏[42]等人对铝铜直接钎焊的研究表明,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,进行焊后处理,调整钎缝间隙及基体表面粗糙度,可以获得强度较高的铝/铜钎焊接头。

张满[43]等人研究了Ag元素对铝铜钎焊中Zn-Al钎料性能的影响,银对85Zn15Al钎料在铝表面及铜表面铺展性影响如图6和图7所示,所以添加适量的Ag元素可以提高钎料在铝板和铜板上的铺展能力。

图6 银对Zn-Al钎料在铝表面铺展性的影响图7 银对Zn-Al钎料在铜表面铺展性的影响接头的显微组织和能谱结果分别如图8和表1所示,可以看出在钎料中加入A g元素能明显改善接头显微组织,随着银含量的增加,钎缝内部块状脆性相CuAl2的尺寸减小,引起应力集中的倾向减小,铝基固溶体中Ag的元素含量增加,能增强固溶强化作用,从而提高接头强度。

图8 搭接接头显微组织扫描形貌表1能谱扫描结果山东大学的马海军[44]等人进行了Al/Cu异种有色金属的真空钎焊工艺研究,试验中铝板铜板采用对接接头形式,真空钎焊接头的装配示意图如图9所示。

结果表明,铝铜异种有色金属真空钎焊前应对母材及钎料表面进行化学清洗,钎缝间隙控制在0.2~0.3mm之间;钎焊加热温度590~615℃;升温速度约15~20℃/min;保温时间不超过5 min; 真空度保持在1×10- 3Pa以上。

Al-Si钎料中加入Mg作为活化剂,有助于铝母材表面氧化膜的去除。

加热温度过高、保温时间过长及钎料用量过大容易造成母材的溶蚀。

2、技术路线图10技术路线图3、试验方案1)利用脉冲旁路耦合MIG焊焊接铝铜异种金属,然后线切割取样、磨制、抛光制得金相试样。

2)用显微镜观察焊缝中间过渡层的形貌,用X射线衍射仪、电子探针仪测得金属间化合物的组成及其分布并用显微硬度计测出硬度变化曲线。

3)用数控拉伸实验机对焊接接头进行力学性能测试和分析。

4)通过测界面温度场分布来分析焊接热输入对晶体长大的影响。

4、可行性分析脉冲旁路耦合电弧MIG焊可以精确控制焊接热输入,实现铝/铜的焊接。

国内外已经有专家学者对不同焊接方式下铝/铜焊缝金属间化合物相的组成及其分布做出了初步研究,本课题对铝/铜异种金属平板堆焊接头进行了初步的试验,确定了接头中间过渡层相的组成及其形貌特征。

本项目的试验方法、技术路线和总体研究方案是科学合理的,因此以上均表明该课题的研究是可行的。

四、课题的创新性用脉冲旁路耦合MIG焊焊接铝与铜异种金属,从热力学与动力学的角度研究界面化合物层的生成与长大过程,研究焊接热输入对晶体生长规律的影响。

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