超声波焊接铜-铝导线接头的显微组织与力学性能

以BVR2.5铜导线和BLV6.0铝导线为研究对象,采用不同焊接参数进行超声波焊接。采用SEM、EDS、数字测温仪、显微硬度计和拉伸试验机研究铜-铝导线接头的显微组织和力学性能。结果表明,当焊接压力为0.21 MPa、焊接振幅为31%和焊接时间为860 ms时,可以获得拉伸载荷为355.6 N的接头。铜/铝相互扩散厚度约3μm,焊接峰值温度为212.2℃,没有生成脆硬性的中间相。最佳焊接工艺参数下接头在铜侧断裂,断口为韧-脆混合断裂模式,说明接头性能较好。

铸轧法制备铜-铝-铜复合板的界面组织与性能

采用铸轧法制备了不同厚度的铜-铝-铜复合板,并分别采用拉伸试验、剥离试验、X射线衍射仪、能谱点分析(EDS)、扫描电镜(SEM)和能谱线扫描分析(EPMA)等对复合板力学性能、形貌和组成进行了检测。检测结果表明:界面层的主要组成物为α(Al)、Cu Al2、Cu9Al4。板厚从6 mm增大到14 mm时,界面层厚度和Cu、Al原子扩散程度均逐渐增加。抗拉强度从115 MPa增大到135 MPa,延伸率从25%增加至31%,剥离强度从30 N/mm增大至35 N/mm,剥离强度即为界面层结合强度。

Zn-Al-Ag钎料铜-铝钎焊接头显微组织与力学性能

研究了Ag元素对Zn-Al钎料显微组织的影响,添加Ag元素能够细化Zn-Al钎料显微组织.结合钎焊接头力学性能、钎焊接头显微组织以及断口形貌,分析了Zn-AlAg钎料铜-铝钎焊接头的断裂机理.在外力作用下,钎缝显微组织中脆硬的块状CuAl2相与其周围组织难以实现同步协调变形,在CuAl2相边缘容易产生应力集中,从而萌生裂纹源,这是Zn-Al-Ag钎料铜-铝钎焊接头发生断裂的主要原因.添加Ag元素后,钎缝中块状CuAl2相尺寸变小,应力集中倾向降低,对应的钎焊接头强度提高.当Ag元素添加量为3.3%(质量分数)时,钎焊接头强度达到最高,其对应的断口形貌中韧窝状形貌大而深.

基于功能分析的铜-铝管对焊机的设计

为实现铜-铝管的优质焊接,需要研制相应的焊接设备。以系统的观点采用功能分析法进行分析设计,通过对总功能的分解和原理解的组合,得到了铜-铝管对焊机的形态学矩阵。通过对形态学矩阵中各方案的分析评价,得到了最佳的可行方案。实践证明,用这种设计方法研制出的铜-铝管对焊机,为企业带来良好经济效益。

热型连铸铜-铝-镍合金的超弹和形状记忆性能

用热型连铸技术制备了铜-铝-镍合金,对经不同热处理后的合金进行了形状记忆和超弹性试验,并分析了相关机理。结果表明:该合金的超弹性变形高达13.3%~20%,远高于传统镍钛系合金,形状记忆性能也大为增加;合金组织为柱状晶,在外力作用下晶体取向与应力方向一致,不存在与应力方向垂直的晶界,不易发生晶界断裂;在超弹性变形过程中,发生了应力诱发马氏体相变,使晶体向应力有利的方向流动而得到准单晶体,材料塑性更大。

铜-铝系合金粉末压坯烧结机理

针对铜-铝系粉末压坯烧结出现的异常膨胀,采用熔铸中间合金γ_2(Cu_9Al_4)相实现 Al合金化,Cu-γ_2 预合金化处理,及添加羰基镍实现微量液相烧结等措施。解决了由于克肯达尔效应、相体积效应及相变潜热等综合作用引起的异常膨胀。为开发铜-铝系粉末冶金产品奠定了理论及实践基础。

铜-铝轧制复合工艺的研究

本文系统地研究了铜铝复合板的轧制复合工艺以及不同工艺中可获得最佳复合强度的工艺条件。同时，

铜-铝异种金属超声波焊缝成型机制与接头性能研究

对铜箔-铝箔进行超声波焊接试验研究,优化设计工艺参数;采用金相显微镜、能谱仪、扫描电镜等分析焊接接头的微观组织;采用高速摄影系统实时监控焊接过程,研究超声波焊缝成型机制。结果表明:焊接压力,焊接振幅、焊接时间对接头性能影响很大,这些工艺参数过大或过小都会使接头强度降低。当焊接压力0.20 MPa,焊接振幅30 um,焊接时间0.05 s时,接头强度达到最大值,破断拉伸力为200 N。保持压力和振幅不变,随着焊接时间的增加,铜-铝接头的有效连接长度增加,接头强度增加;进一步增加焊接时间,铜-铝接头有效连接长度没有明显变化,接头强度下降。超声波焊接可分为四个过程:初始接触,摩擦产热,焊接软化,固相结合。

铜-铝金属爆炸焊接上限研究

通过一维热源理论推导出了不同材料的界面附近的温度场及可焊上限,并进行了一定的试验验证.根据热传导理论给出了爆炸焊接时双金属结合区附近的温度场解析解,并利用实验对铜-铝双金属爆炸焊接的上限的解析解进行了验证.

铜-铝-氧化铝复合多孔材料的制备及性能

以NaC l为造孔剂制作铜-铝-氧化铝复合多孔材料,制备过程不需要用真空或复杂的装置,是一种既廉价又高效的方法。对烧结后的样品进行SEM、XRD分析,同时,对添加造孔剂与未加造孔剂的样品的孔隙率、抗压强度以及硬度进行了计算和测试。结果表明,不同成分配比会影响复合材料的物相、孔隙率及力学性能。将造孔剂去除前、后的样品相比,两者孔隙率相差10%左右,力学性能相差很大,抗压强度从2.63 MPa变化到17.64 MPa。

冷轧铜-铝复合带翘曲变形研究

铜-铝复合带是将铜带复合在铝带上随后冷轧而成,但冷轧过程中复合带会发生翘曲。借助于MSC.MARC有限元软件建立了冷轧铜-铝复合带的二维模型,研究了道次压下率、铜带与铝带的厚度比和轧制速率对冷轧铜-铝复合带翘曲程度的影响。采用二辊冷轧机进行了铜-铝复合带的冷轧试验,并与有限元模拟结果进行了对比。结果表明:采用厚度比为1∶4的铜带和铝带,以175 mm/s的速率冷轧的铜-铝复合带,随着道次压下率从55%增大至70%,其曲率先减小后增大,以57.5%的道次压下率冷轧的复合带平直度最好。以60%的道次压下率和175 mm/s的速率冷轧的复合带,其曲率随着铜带与铝带厚度比的增加而减小。采用厚度比为1∶6的铜带和铝带,以70%的道次压下率和125~225 mm/s的速率冷轧的复合带,其曲率先减小后增大,以180 mm/s的速率冷轧的复合带平直度最好。

TIG钎焊铜-铝异种金属接头的组织和力学性能

本文研究了Zn-5wt%Al药芯焊丝氩弧(TIG)钎焊纯铜和纯铝搭接接头的组织结构及力学性能。在其他工艺参数不变的条件下,分析了不同TIG电流对钎料润湿角、钎缝组织和接头力学性能的影响。结果表明,随着TIG电流的增大,钎料与两侧母材的润湿角均减小,界面扩散和反应增强。TIG电流为70 A的钎焊接头力学性能最佳,平均拉剪强度超过90 MPa,约为工业纯铝板抗拉强度的75%;钎料与母材结合良好,钎缝的组织以Zn-Al共晶为主,未见显著的金属间化合物生成,钎缝两侧的Cu、Al界面上均有一层3~4μm厚的富Zn扩散层。

小型制冷设备管道焊接技术（上）——“铜-铜、铜-钢、铝-铝、铜-铝”管道火焰钎焊工艺

为了降低成本，目前许多冰箱、空调厂家改用铝、钢等材料取代铜材料，这给管路的焊接等带来了一定难度。“铜-铁、铜-铝”等焊接因为管材熔点不一致而引入了更新的钎焊工艺。本文从多角度对焊接技术进行剖析．以帮助维修人员迅速掌握其火焰钎焊工艺。

旋转摩擦焊铝-铜接头的显微组织与力学性能

利用旋转摩擦焊工艺实现了1070纯铝与T2纯铜的连接。采用光学显微镜、扫描电子显微镜和电子探针显微分析仪对接头组织和铝-铜界面进行观察分析,并对相同工艺旋转摩擦焊的两块铝-铜接头进行锻压和弯曲试验。结果显示:1号和2号试样在弯曲过程中分别断裂于铝-铜界面和铝侧母材。两种试样的铝-铜界面均未观察到明显的金属间化合物。1号和2号试样铝-铜界面处分别存在宽约1.8和2.7μm的元素过渡区。较宽的元素过渡区可提高铝-铜界面结合强度,较窄的元素过渡区是1号试样在弯曲过程中界面断裂的主要原因。因此,应严格控制旋转摩擦焊的工艺稳定性,以提高焊接接头的弯曲性能。

焊接工艺参数对旋转摩擦焊铝-铜接头弯曲性能的影响

对1070纯铝和T2纯铜进行了旋转摩擦焊接。研究了摩擦焊工艺参数对铝-铜接头弯曲性能的影响。采用电子探针显微分析仪检测了铝-铜接头界面的微观形貌和元素分布。结果表明:较短时间(2 s)摩擦焊制备的铝-铜接头(1号试样)弯曲试验时断裂于铝-铜界面,为脆性断裂,随着摩擦时间的增加,铝-铜接头弯曲试验时断裂于铝侧,为韧性断裂;以2~5 s的摩擦时间制备的铝-铜接头界面均未发现有明显的金属间化合物,但发生了成分变化;较短时间摩擦焊制备的1号试样成分变化区宽约1.6μm,较长时间(5 s)摩擦焊制备的4号试样成分变化区宽约2.7μm;较宽的成分变化区能提高铝-铜接头界面的结合强度,从而提高铝-铜接头的弯曲性能,较窄的成分变化区是弯曲试验过程中铝-铜接头界面断裂的主要原因。

搅拌针长度对铝-铜搭接搅拌摩擦焊影响机制的数值模拟研究

利用流体动力学的计算方法,分别建立了长度为2.4mm和2.8mm搅拌针的铝-铜异质材料搅拌摩擦搭接焊模型。基于VOF计算铝-铜两相分布的方法,定量分析了不同长度的搅拌针下两相材料流动和界面热-力耦合效应。通过界面摩擦切应力与热流通过搅拌头与工件接触界面的相对滑移状态计算,搭建了随材料流动状态变化的界面动态自适应热力模型。分析发现:增加搅拌针长度能有效强化两相材料的混合与搅拌区的塑性变形,焊缝后退侧的钩状组织更加尖锐。随着材料流动速度提升,界面摩擦切应力降低,进而引起界面摩擦产热和热流密度降低。但局部塑性流动的增强提升了塑性变形区域的黏性耗散产热和温度,且铝在垂直方向上的迁移更加剧烈,使铝-铜异质金属搭接界面的混合区扩大。此外,通过将仿真得到的焊缝横断面两相材料的界面分布与相关文献试验数据进行对比,验证了模型的准确性。

退火温度对铸轧成形宽幅层状铜-铝复合板界面组织及力学性能的影响

采用铸轧法获得宽幅层状铜-铝复合板,并研究了不同退火温度对铜-铝复合板界面组织和力学性能影响,探讨了界面金属间化合物作用机理,结果表明:退火温度越高,界面扩散越明显,金属间化合物越多;铜基体界面处率先生成Cu_9Al_4,铝基体界面处率先生成CuAl_2,随着铜、铝元素扩散会有CuAl生成;界面层硬度高于其它位置,由于基体软化和金属间化合物的共同作用;300℃退火铜-铝复合板界面组织和力学能性能最佳,扩散层厚度13.63μm左右,抗拉强度101.9 MPa,伸长率32.0%。

琼脂凝胶中的铜-铝置换反应

常规的铜-铝置换反应在溶液中进行,反应速率快,干扰多,不容易观察反应过程的细节.将该反应转到含离子的琼脂凝胶中进行,可以清晰地观察到生成漂亮的铜结晶树枝状结构,结合学生用手机拍摄反应过程以及相关的拓展实验内容,能够很好地说明金属间置换反应过程以及与之相伴的原电池反应过程.

纳米铜-镁-铝类水滑石的制备与表征

采用恒定pH低过饱和共沉淀法制备纳米铜-镁-铝类水滑石,采用单因素试验得出最佳反应工艺条件。在超声波反应器中反应,恒定pH=7.5-9.0,n（铜＋镁）/n（铝）=2.0-4.0,n（铜）/n（镁）=0.25-1.0的条件下,采用冷冻干燥法可得到晶相单一的铜-镁-铝类水滑石,且制得的产物晶面生长的有序程度高,结晶度好。采用X射线衍射（XRD）、红外光谱（FT-IR）和扫描电镜（SEM）对其进行表征,大多数分子粒度为纳米级尺寸,粒径为50 nm左右。