浅论铜铝异种金属钎焊技术的应用与发展战略

本文论述了铜铝异种金属钎焊技术的应用与发展战略,为铜铝异种金属钎焊技术走可持续发展的道路提供了一定的见解。

纳米颗粒增强的铝铜异种金属等离子弧熔钎焊接头性能优化研究

铝铜异种金属连接技术因工程应用的需求而备受关注,但传统焊接方法难以满足日益增长的性能要求。纳米颗粒增强技术为优化铝铜异种金属焊接接头性能提供了新的可能。研究通过向铝铜异种金属等离子弧熔钎焊接头中添加不同种类和浓度的纳米颗粒,深入分析其对接头力学性能、微观组织和耐腐蚀性的影响。实验结果表明,适量和适当种类的纳米颗粒可以显著提高接头的力学性能、微观组织稳定性和耐腐蚀性,为铝铜异种金属等离子弧熔钎焊接头的性能优化提供了有效解决方案。

铝/铜异种金属搅拌摩擦焊接头腐蚀行为研究

采用搅拌摩擦焊接技术实现了3 mm厚6061-T6铝合金与T2紫铜的焊接,研究了Al/Cu搅拌摩擦焊接头的宏观成形、电化学腐蚀以及浸泡腐蚀行为。结果表明,Al/Cu搅拌摩擦焊接接头成形良好,未见裂纹、孔洞等缺陷。Cu的腐蚀电位高于Al,导致Al/Cu之间形成宏观电偶。Al/Cu接头的腐蚀电位低于两种母材,腐蚀电流密度大于两种母材,接头中的宏观电偶效应加速了接头的腐蚀。在浸泡24 h内,接头的腐蚀主要发生在铝合金侧,其中铝侧热影响区的腐蚀最严重,形成的点蚀坑尺寸较大。铝侧焊核区和铝母材也发生了局部点蚀,腐蚀程度相对较轻。铝侧表面腐蚀产物为Al(OH)3/Al2O3。

转速对铝铜异种金属薄板搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

探讨了不同转速(1600~2000 r/min)对铝铜异种金属薄板搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响,旨在为铜-铝较薄复合构件的开发提供理论依据。实验采用搅拌摩擦焊(FSW)技术对接焊铝和铜薄板,通过金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪器(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和显微维氏硬度计等设备对焊接接头的宏观形貌、微观结构、元素分布、金属间化合物(IMCs)相和硬度分布进行分析,并通过拉伸试验机研究其力学性能。结果表明,在1600~1800 r/min转速下,可获得表面质量良好的焊接接头,且随着转速的增加,IMCs层厚度增加,显微硬度峰值出现在焊核区,平均硬度高于铜侧和铝侧;接头断裂方式为韧-脆混合断裂,断裂位置均在铜铝对接接头处;当焊接速度为30 mm/min,转速1800 r/min时,接头表面质量最佳,IMCs层厚为2.65μm,抗拉强度达到最大值,显示出良好的力学性能,适合于铜-铝较薄复合构件的应用。

铝/钛异种金属激光/激光-CMT复合熔钎焊工艺及其组织与力学性能

选用5A06铝合金和Ti6Al4V钛合金为母材,ER4047焊丝和粉状Nocolok钎剂为填充材料,采用激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊两种焊接方法,并对两种焊接接头的微观组织和力学性能进行对比分析.结果表明,激光熔钎焊与激光-CMT复合熔钎焊在合适的焊接工艺下均容易获得连续、稳定的焊接接头.铝/钛激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊焊缝中部组织均为α-Al固溶体和Al-Si共晶组织.激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊均在钛合金上表面处界面反应层最厚,其厚度分别小于10和6μm.激光熔钎焊焊缝偏钛侧界面主要为锯齿状,激光-CMT复合熔钎焊焊缝偏钛侧界面主要为层片状.激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊焊接接头均断裂在焊缝区,焊接接头平均抗拉强度分别为252和209 MPa,激光熔钎焊比激光-CMT复合熔钎焊接头抗拉强度高20%,而激光-CMT复合熔钎焊比激光熔钎焊焊接效率提升约1.5倍.

先进表征技术在铝铜异种金属激光焊接中的应用研究

本文对先进表征技术在铝铜异种金属激光焊接的概念、特点进行详细分析,以汽车、火车、飞机零部件焊接为例,从温度场表征技术、应力场表征技术、变形场表征技术三个方面入手,研究了先进表征技术在铝铜异种金属激光焊接中的应用。在此基础上,结合实际情况,对先进表征技术在铝铜异种金属激光焊接中的优化措施进行系统梳理,为充分发挥先进表征技术的各项功能作用、提高铝铜异种金属激光焊接质量奠定坚实基础。

一种适用于铜铝异种金属软钎焊的Sn-Cu-Zn无铅焊料合金的研究

研究了一种新型的适用于铜铝异种金属软钎焊的Sn-Cu+Zn无铅焊料合金,Zn的添加量控制在<3.0wt%,以免造成润湿不良现象。探讨了Zn元素含量的变化对Sn-0.7Cu合金熔化温度,在Al片上的润湿与铺展及力学性能的影响。结果表明:添加适量的Zn可明显改善焊料对Al母材的润湿与铺展,极大地提高了焊点的可靠性。

铝/铜异种金属脉冲旁路耦合电弧MIG熔钎焊接头的组织与力学性能

采用ER4047铝硅焊丝对5052铝合金与T2紫铜进行脉冲旁路耦合电弧MIG熔钎焊,并对接头显微组织、物相成分及力学性能进行分析。结果表明:通过控制焊接热输入可以获得成形良好的铝/铜熔钎焊搭接接头。焊接接头由铝侧熔合区、焊缝区和铜侧类钎焊区组成,其中铜侧类钎焊区可分为金属间化合物层区和Al-Cu共晶区两部分。焊缝区组织为珊瑚状Al-Cu共晶体均匀分布在α(Al)固溶体中;铜侧金属间化合物层主要由条块状Al_2Cu组成。随着焊接热输入的增大,金属间化合物层的厚度在增大,而接头的抗拉强度先增大后减小;当熔化的焊丝及铝母材在铜母材上润湿良好并且焊缝与铜母材之间金属间化合物的厚度较小时,接头抗拉强度达到最大值,为167.7 MPa。

超声波辅助钎焊铜/铝异种金属接头界面组织性能及强化机制

为了研究铜/铝异种金属钎焊接头界面金属间化合物层组织结构对接头性能的影响,从化合物结构出发,提出了一种预涂敷钎料的超声波辅助钎焊复合工艺.结果表明,采用Sn-9Zn共晶钎料,得到细小金属间化合物弥散地分布在铜表面的界面结构,增强了界面强度,其接头抗拉强度甚至超过传统工艺下将金属间化合物层减薄到极限厚度(1~2μm)时的强度.提出了一种基于超声预涂敷工艺的界面化合物结构调控方法,研究了化合物在钎焊过程中的演变规律,以及金属间化合物层在不同结构和分布情况下对接头力学性能的影响,探索了铜/铝异种金属低温焊接的新途径.

铜铝异种金属焊接研究现状及展望

介绍了铜铝异种金属固相连接技术,比如搅拌摩擦焊、电磁脉冲焊等方法在铜铝焊接中的应用和相关研究成果,此外国内外研究学者将钎焊技术应用到铜铝异种金属焊接也获得了丰硕的成果。最后,重点叙述了激光焊在铜铝焊接中的发展现状和未来趋势,并对复合激光和环形光斑新型焊接技术进行了展望。

铝/黄铜异种金属TIG熔钎焊接头显微组织与力学性能

采用Zn-2%Al(质量分数)药芯焊丝对5052铝合金和H62黄铜进行TIG熔钎焊搭接试验,并对接头显微组织、界面层结构及力学性能进行分析。结果表明:Zn-2%Al药芯焊丝在黄铜母材表面润湿性良好,能够获得较好的铝/黄铜熔钎焊接头。在黄铜侧过渡区形成块状和条状的Al Cu脆性金属间化合物相,同时在黄铜侧界面处形成Cu9Al4、Cu Zn金属间化合物层。随焊接热输入的增大,界面层厚度先增大后减小,接头拉伸载荷也是先增大后减小。焊缝中心区及界面层的显微硬度高于铝和黄铜母材的。接头拉伸时断于黄铜侧界面区,且断口为解理断裂。

激光功率对铝/铜激光熔钎焊接头组织及性能的影响

采用激光熔钎焊方法对5052铝合金和T2紫铜进行对接试验,研究了激光功率(2000,2200,2400,2600,2800 W)对接头显微组织和力学性能的影响。结果表明:不同激光功率下接头铜侧钎焊区组织均以柱状晶为主,随着激光功率的增加,焊缝区树枝晶由细针状转变为雪花状;铜侧钎焊区由界面层和金属间化合物层组成,2000,2600 W激光功率下的界面层主要为AlCu相,金属间化合物层主要为Al_(4)Cu_(9)相,2400 W激光功率下的界面层主要由AlCu相和CuZn相组成,金属间化合物层主要为CuZn_(5)相;焊缝区主要由Al_(4.2)Cu_(3.2) Zn_(0.7)和Al_(0.71)Zn_(0.29)相组成。随着激光功率的增加,金属间化合物层厚度增加。激光功率对铜侧钎焊区的显微硬度影响较大,各接头的最高显微硬度均出现在铜侧钎焊区。随着激光功率的增加,接头最高硬度增加,抗拉强度先增大后减小;当激光功率为2400 W时,接头的抗拉强度最大,达到铝合金母材的92%,此时接头在靠近铝合金母材处断裂,而其他激光功率下制备的接头均在铜侧钎焊区和焊缝区处断裂。

铝/黄铜异种金属TIG填丝熔钎焊工艺

采用TIG熔钎焊进行5052铝合金和H62黄铜搭接,选用Al-12%Si药芯焊丝作为填充材料,并对接头微观组织和力学性能进行分析.结果表明,Al-12%Si药芯焊丝在黄铜母材表面润湿性较差,较难获得优质的熔钎焊接头.焊缝中黄铜侧界面层附近过渡区内铝含量较高,与部分熔化和溶解的黄铜母材形成了尺寸较大的条状AlCu金属间化合物相,严重影响接头力学性能.黄铜母材侧界面层由两层不同的金属间化合物相组成,从焊缝到黄铜母材分别为Cu_9Al_4和CuZn.拉伸试验中,试样断裂于黄铜侧过渡区或界面层,断口呈现解理断裂的特征.

焊接速度对铝合金/铜激光熔钎焊接头组织及性能的影响

采用激光熔钎焊在不同焊接速度(4,5,6,7,8 mm·s^(-1))下对5052铝合金和T2铜进行对接焊,研究了焊接速度对接头宏观形貌、显微组织、显微硬度、抗拉强度及拉伸断裂机理的影响。结果表明:随着焊接速度增加,激光熔钎焊接头的焊缝成形先变优后变差,当焊接速度为6 mm·s^(-1)时焊缝成形最佳;随着焊接速度增加,接头中树枝状Al-Cu共晶组织变少,Zn-Al共晶组织变多,当焊接速度为6 mm·s^(-1)时接头铜侧界面反应区出现Al_(4)Cu_(9)和Al_(2)Cu金属间化合物,熔焊区由α-Al固溶体、η-Zn固溶体、Al-Cu共晶组织和Zn-Al共晶组织组成;随着焊接速度增加,铝合金/铜激光熔钎焊接头熔焊区硬度变化不大,铜侧界面反应区硬度下降,接头抗拉强度先增大后减小,拉伸断裂模式按照解理断裂、准解理断裂、韧性断裂、准解理断裂顺序依次变化,当焊接速度为6 mm·s^(-1)时抗拉强度(212 MPa)最大,接头发生韧性断裂。

铝/钢异种金属熔钎焊技术发展现状

目的总结铝/钢异种金属熔钎焊技术的国内外研究现状,为实现铝/钢高质量熔钎焊接提供参考。方法对比电弧、高能束、复合热源及激光填丝/粉熔钎焊接方法的优缺点,并对铝/钢异种金属熔钎焊的发展方向进行展望。结果铝/钢异种金属连接的难点是如何抑制Al-Fe金属间化合物的生成,熔钎焊主要通过控制热源位置、热输入等方法减少焊缝中Fe含量抑制脆性金属间化合物的生成。结论磁场辅助激光填丝/粉焊接不仅能够抑制Al-Fe相的形成,还可以细化焊缝组织并消除气孔缺陷,是铝/钢异种金属熔钎焊技术的研究热点。

钢/铝异种金属双熔池TIG熔钎焊接头的显微组织与力学性能

采用电弧加热镀锌钢板,通过热传导使铝合金熔化,形成两个互不接触的熔池,实现钢/铝异种金属搭接熔钎焊;利用扫描电镜(SEM)与能谱(EDS)对连接界面的微观组织进行观察与分析。结果表明:在连接界面形成两种金属间化合物,一种为接近铝合金母材呈针状或絮状的FeAl3,另一种为接近钢呈舌状或条状的Fe2Al5;反应层FeAl3的厚度在连接界面上的分布大致均匀;而反应层Fe2Al5的厚度从焊缝中心向两侧逐渐变薄;随着焊接线能量的升高,接头的承载能力呈先增大而后减小的趋势,最高承载能力可达177.2 N/mm,为铝合金母材强度的84%。

铝与钢异种金属电弧熔-钎焊研究与发展现状

铝与钢的连接已成为焊接领域中的热点和难点问题,电弧熔-钎焊在铝与钢异种金属连接中受到了越来越广泛的重视和研究。文中详细分析了铝与钢异种金属的焊接性,金属间化合物层的存在是影响接头性能的关键因素,重点阐述了电弧熔-钎焊的工艺特点和钢表面镀层工艺的研究,电弧熔-钎焊过程兼备熔焊和钎焊的双重特点,铝侧为熔焊结合,钢侧为钎焊结合,指出了镀层工艺存在的问题,综述了铝与钢电弧熔-钎焊国内外最新研究进展,并对铝与钢电弧熔-钎焊的研究方向进行了预测。

铝/铜异种材料等离子弧熔钎焊搭接接头工艺分析

采用LHM-200等离子弧焊机和Zn-Al钎料对T2紫铜与LF6防锈铝异种材料进行了等离子弧熔钎焊,通过扫描电镜（SEM）和能谱分析仪（EDS）观察分析其接头显微组织和界面元素组成.结果表明,通过合理设置工艺可以得到较为理想的焊接接头,焊缝表面无裂纹、气孔等现象,搭接接头抗剪强度可达175.5 MPa;控制等离子弧焊工艺可以有效控制钎缝成形,提高接头性能,最佳参数范围为等离子气体的流量0.2,0.75 L/min,焊接电流45~55A,焊接速度1.41~3.03 cm/s;在铜母材与钎料界面处是Al_2Cu和CZn_2金属间化合物层;而在铝母材与钎料界面处为Al-Zn共晶组织;焊缝中心的是黑白相间的条纹组织,黑区为富铝区,白区为富锌区.

铝/铜异种金属熔钎焊研究现状

由于铝合金和铜异种金属之间的物化性能差异较大,铝合金具有强氧化性等因素,铝/铜异种金属连接是焊接领域的研究难点.综述近年来铝/铜异种金属熔钎焊的研究现状,介绍了铝合金和铜异种金属的焊接性,评述了铝/铜异种金属电弧和激光熔钎焊的研究进展,讨论了铝/铜异种金属熔钎焊仍然存在的共性问题;通过采用合适的焊接工艺配合合金元素调控是解决铝/钢异种金属熔钎焊问题的关键,并对该领域的研究发展进行展望和评述.

铝/钛异种金属冷金属过渡熔钎焊接头分析

以ER4043的铝焊丝对6061铝合金和TA2纯钛进行CMT熔钎焊,采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)分析了焊接接头的微观组织特征,并通过拉伸试验对接头进行了力学性能的评定.结果表明,焊接接头具有熔焊和钎焊双重性质:铝母材局部熔化,与熔化的焊丝金属混合后凝固形成焊缝;而没有熔化的钛母材通过Ti原子的扩散与焊缝金属形成金属间化合物结合层的钎焊界面.钎焊界面处反应层可分为靠近钛板一侧的连续层Ti3Al和向焊缝内部生长的锯齿状的反应层Ti Al3.当钛板坡口角度为30°时,钎焊界面化合物生长均匀良好,接头会断裂在铝母材的热影响区,最高抗拉强度达到197.5 MPa.