转速对铝铜层状复合板搅拌摩擦焊接接头组织性能的影响

采用搅拌摩擦焊接(FSW)对铝铜层状复合板进行焊接,研究转速对焊接接头组织性能的影响。结果表明:FSW接头在焊缝区域内铝铜金属呈层状分布;随着搅拌头转速的增大,焊核区(NZ)中铝与铜晶粒尺寸增大;转速为1180 r/min时,铝层焊缝中心区域平均显微硬度为33.0 HV,超过母材显微硬度,抗拉强度为127.21 MPa;转速为750 r/min时,铜层焊缝中心区域平均显微硬度为99.7 HV,达到母材显微硬度的82.05%;孔洞缺陷是造成接头力学性能较低的主要原因。

基于界面影响区特征的铜/铝复合板损伤行为研究

目的基于Cohesive-GTN模型建立考虑了界面影响区的铜/铝复合板有限元损伤模型,研究铜/铝复合板塑性变形的损伤演化行为,精细化分析金属层状复合板的损伤机理。方法采用拉伸试验机、显微硬度计、EDS能谱仪、扫描电镜等测试手段,结合试验模拟,将获取的参数输入ABAQUS有限元软件中并对模拟结果进行研究分析。结果基于试验法确定了界面区的宽度约为3μm,铜侧界面影响区宽度约为50μm,铝侧界面影响区宽度约为100μm。当塑性变形量逐步增加时,铜层材料较早发生损伤断裂,之后铝层进入集中失稳阶段,主裂纹贯穿铝层直至复合板材料整体发生断裂。此外,各异质层材料内部孔洞的体积分数不断增大,达到材料失效时的孔洞体积分数,材料发生损伤失效。结论基于Cohesive-GTN模型建立考虑了界面影响区的铜/铝层状复合板有限元损伤模型,并结合试验验证了模型的合理性和可靠性。在考虑了界面影响区的基础上,研究了铜/铝复合板塑性变形损伤演化行为,揭示了铜/铝复合板塑性变形损伤机制,为后续金属复合板的损伤分析提供更为精细化的建模方法。

铝铜复合板搅拌摩擦焊接接头组织性能研究

采用搅拌摩擦焊接对铝铜层状复合板进行了焊接,研究了接头组织性能。结果表明,焊接接头焊核区(Nugget zone,NZ)产生了细小等轴状的动态再结晶晶粒,铝层、铜层平均晶粒尺寸分别为4μm、3μm。NZ铝层、铜层平均显微硬度为29.21HV、86.9HV。抗拉强度为154.6 MPa,为母材的61.6%,延伸率为6%。铜颗粒在铝层中形成夹杂是拉伸性能下降的主要原因。

铝/铜层状复合板真空电子束焊接行为

铝/铜(Al/Cu)层状复合板兼具铝合金和铜合金的双重优势,在航空航天等领域具有广泛的应用前景。采用真空电子束焊接方法对Al/Cu层状复合板进行焊接(铝层在上、铜层在下),研究不同的焊接工艺参数对焊接接头成形性能、微观组织及力学性能的影响。试验结果表明:铝层焊缝主要由α-Al和Al-Cu共晶组织组成,铜层焊缝中心为Al_(2)Cu和AlCu金属间化合物,边缘由Al_(4)Cu_(9)、AlCu和Al_(2)Cu金属间化合物组成。平行铝层和铜层处显微硬度在母材与热影响区变化不明显,铝/铜界面层处母材→热影响区→焊缝的显微硬度呈逐渐增大趋势,硬度最大为578.1HV,垂直界面处显微硬度逐渐增大,最大硬度为590.4HV。纳米压痕显示在焊缝上部、界面区域和下部的压痕回复率分别为6.31%、10.88%和7.84%,焊缝中心处有较高的弹性模量和硬度。焊接接头的抗拉强度最高为64.38MPa,为母材强度的36%,延伸率为1.44%,铝层焊缝呈现为准解理断裂,铜层焊缝呈现为沿晶断裂,断裂位置发生在Al-Cu共晶组织和Al_(2)Cu的金属间化合物区域。

铜铝层状复合板中性盐雾腐蚀行为研究

采取模拟大气环境的室内中性盐雾腐蚀实验,探讨了铜铝层状复合材料的腐蚀行为。通过扫描电镜(SEM)观察腐蚀后铜铝界面形貌,结合X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS)分析腐蚀产物成分,并通过电化学检测分析试样经过不同时间盐雾腐蚀后的表面腐蚀状态,探讨铜铝复合板在服役环境下的腐蚀机制。结果表明:铜铝复合板在盐雾环境下铜铝构成腐蚀原电池,Al为阳极铜为阴极,阴阳极面积比越大,腐蚀速率越大。随着腐蚀的不断进行,铜铝界面的Cu一侧发生腐蚀,且靠近界面的位置腐蚀最为严重,随着腐蚀时间延长,铝基体出现严重的剥蚀现象,Cu几乎无变化。腐蚀产物成分为Al2O3,Al(OH)3和AlO(OH),电化学结果显示:铜铝复合板在腐蚀的过程中,腐蚀速率呈现先增加后减小再增加的趋势。