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。

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。

铝铜异种金属冷压焊及其焊缝接头显微组织和性能

研究了铝铜异种金属冷压焊的焊接工艺,对铝和铜的焊接性能及冷压焊的焊接特点进行了分析。用冷压焊进行了铝铜异种金属对接接头的焊接试验,并对冷压焊的焊接工艺参数的选择进行了试验和分析。对焊接接头的显微组织、抗拉强度、抗弯强度、电阻性能、耐温度变化性能及接头耐高温性能进行了试验和分析,其结果为铝铜异种金属焊接在电气产品中的使用提供了依据。

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。

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。

母材相对位置对搅拌摩擦焊接铝/铜异种金属接头性能的影响

铝、铜两种金属性能差异较大,用常规焊接方法难以实现连接,极大地限制了铝/铜复合接头的质量和应用范围.利用搅拌摩擦焊接技术成功焊接了防锈铝合金/紫铜异种金属的对接接头,通过焊缝接头表面宏观形貌观察、接头横断面组织分析及接头的抗拉强度分析母材相对位置对铝/铜搅拌摩擦焊接头性能的影响.结果表明,搅拌针相对配合面存在偏移的情况下,母材铜板放置在返回侧时,焊缝接头的成形性好;接头的组织形貌出现明显的"洋葱"环状;接头的最大抗拉强度达到225 MPa,可达母材紫铜抗拉强度的76.3%;接头断裂多发生在前进侧热影响区或接头的焊核区域.

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。

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.

铝与铜异种金属激光焊性能与工艺

为了提升铝与铜异种金属激光焊效率及质量,研究铝与铜异种金属激光焊性能与工艺。根据0.5 mm铝板与2 mm铜板,采用单模激光设备和多模激光设备进行焊接试验,通过调节激光焊的单模与双模、激光功率、焊接速度这3个工艺参数,研究工艺参数对焊缝成形的影响以及焊接接头处拉伸性能和硬度的变化规律。根据焊缝成形效果以及焊接接头拉伸性能综合评价焊接质量。试验测得,最佳的激光焊设备是单模激光设备,功率在1 800 W以上、焊接速度50 mm/s时的焊缝成形较好,拉力值在1 700 N以上。采用此参数激光焊焊接铝铜异种金属,能够得到较好的焊缝质量。

铝硅焊丝成分对铜铝异种金属焊接接头性能影响分析

随着社会的发展,对焊接接头的性能要求越来越高,其中焊接材料是影响其性能的关键因素之一,但由于传统焊接材料落后,导致焊接接头表面凹凸不平,存在不饱满的缺陷,影响美观。因此为满足人们工作的需要,文章研究在焊丝中加入铝硅成分后,对铜铝异种金属焊接接头性能产生的影响。结果表明:对焊接材料进行调整、优化可以改善焊接接头的质量。与传统的焊接材料相比较,利用铝硅焊丝焊接的接头,包括焊缝、熔合区和热影响区都比较平整和饱满,没有出现较大的缺陷,更重要的是焊接接头较密实,质量较高。

铜铝异种金属搅拌摩擦焊工艺研究

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。

铜铝异种金属激光焊接焊缝成形和组织

用IPG YLS-1500型光纤激光器对TU1镀镍无氧铜和6061铝合金进行激光搭接焊试验,探究焊缝成型及显微组织,通过扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)观察并分析接头的组织形貌。结果表明:接头成型良好,铜铝充分融合,焊缝横截面处有明显的铝向铜侧扩散。铝侧熔合线到焊缝中心,先形成珊瑚状的亚共晶组织Al_(2)Cu+Al Cu,而后是平行排列的板条状Al_(2)Cu和块状Al Cu,最后为紧密排列的块状Al Cu和Al_(4)Cu_(9)。由于熔池溶液的流动,熔池中出现了不规则的"T"形晶粒。接头的剪切力达铜母材拉伸力的43.0%,为脆性断裂,接头内生成的Al_(2)Cu和Al_(3)Cu_(4)金属化合物是导致裂纹扩展的主要原因。

铜铝异种金属激光焊接头形貌及性能研究

研究了铜铝异种金属激光穿透焊的主要工艺参数:激光功率、焊接速度、光斑直径、焦距等对焊缝成形的影响规律,并以焊接接头的剪切力为目标对工艺参数进行了优化。结果表明:当焊接功率为1275 W、焊接速度为50 mm/s、焦距为200 mm、光斑直径为0.4 mm时,铜铝异种金属激光焊接接头的焊缝成形最好并获得最大剪切力,为2153.85 N,承载能力达到母材的97%,焊接接头的承载能力与母材基本匹配。

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。

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。

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/铜异质金属超声波焊接工艺研究

运用超声波金属焊接技术实现了铝/铜异种金属的连接,利用单因素试验研究焊接工艺参数(焊接压力、焊接振幅、焊接能量)对接头质量的影响,确定了最佳工艺参数组合为压力0.276 MPa,振幅45μm,能量700 J;研究了焊接能量对铝-铜焊接接头硬度、温度、界面形貌及力学性能的影响。研究发现,焊接过程中,铝发生了剧烈的塑性变形,并伴随着加工硬化现象和材料软化。随着能量的提升,未连接区域减少,接头质量上升,但当焊接能量过大时,由于材料软化作用的影响,接头质量下降。

铝-铜脉冲旁路耦合电弧MIG熔钎焊接头组织分析

采用脉冲旁路耦合电弧MIG熔钎焊方法,利用ER4047铝合金焊丝在T2铜板上进行平板堆焊实验,通过调节焊接参数获得良好焊缝成形.利用SEM、EDS和XRD等测试手段对连接界面区的微观组织进行观察和分析.结果表明:在连接界面区从铜侧到铝侧依次生成条状的Cu9Al4、块状的CuAl2金属间化合物和絮状的α(Al)+θ(CuAl2)共晶体,且金属间化合物层的厚度随着母材热输入的增加而增大,同时块状脆性金属间化合物尺寸变大.对熔钎焊接头进行显微维氏硬度测量,结果显示,铝-铜熔钎焊焊接接头金属间化合物区域显微硬度最高达406.7HV,说明铝-铜熔钎焊连接界面区出现脆硬相.

1060铝合金与T2紫铜搅拌摩擦焊接头组织及性能研究

使用搅拌摩擦焊对1060铝合金和T2紫铜进行焊接,研究了工艺参数对焊缝成型、接头的微观组织及力学性能的影响。结果表明:当转速为1200~1800 r/min,焊接速度为80~120 mm/min时,可以获得表面成型良好的铜/铝接头。金相分析表明,在温度较高的焊核区组织发生了明显的动态再结晶,并形成细小的等轴晶粒,而温度较低的焊缝过渡区出现片层状与旋涡状的混合结构。显微硬度分析表明,焊核区与铜、铝母材的过渡部分发生了不同程度的软化。拉伸性能分析表明,在焊接工艺参数合适的情况下,平行于板材轧制方向的焊缝抗拉强度比垂直于板材轧制方向的焊缝高。