TU1无氧铜/316L不锈钢电子束焊接接头组织与性能

采用真空电子束焊分别对2mm、3mm、5mm不同厚度的TU1无氧铜板材和316L不锈钢板材进行异种材料焊接,并对焊接接头的显微组织和力学性能进行了研究。实验结果表明:焊缝区和热影响区呈现波浪形状,焊缝区存在不同程度的混合组织,接头母材区及热影响区的晶粒大小随铜钢板材厚度的增加而增加。TU1热影响区的晶粒明相比母材区,明显增大。焊缝区的硬度高于母材区。在电子束电流为10mA,加速电压为150kV,焊接速度为15mm/s的焊接参数下,2mm、3mm、5mm厚的接头抗拉强度分别是263MPa、174MPa、141MPa。2mm厚的拉伸式样断裂发生在TU1热影响区,而3mm和5mm厚拉伸式样断裂发生在焊缝处,即2mm厚的TU1无氧铜板材和316L不锈钢板材焊接接头抗拉性能最好。

不同厚度的316L/TU1异种材料焊接性能的有限元数值模拟分析

为分析不同厚度的316L/TU1异种材料的焊接性能,利用双椭球体热源与高斯面热源的复合热源模型,分别对2 mm、3 mm、5 mm3种不同厚度的316L/TU1铜钢薄板真空电子束焊接进行了数值模拟研究,获得了其电子束焊接温度场与应力场的分布特征,并进行了试验验证。结果表明,模拟获得的熔池形貌与实际熔池形貌基本一致,验证了所建立的热源模型在计算电子束焊缝形貌特征中的可行性。

Y态TU1环的动态脆性碎裂特性

针对膨胀环的碎裂问题,以Mott碎裂理论和Grady能量平衡理论为基础,利用裂纹张开位移碎裂模型(crack opening displacement model,COD)描述脆性无氧铜环的碎裂特性,并推导了碎片尺寸和数目表达式。利用电磁膨胀环加载技术,完成了不同应变率的脆性无氧铜(TU1)环碎裂实验,实验结果与理论计算结果符合较好,可为脆性金属环膨胀碎裂特性描述提供参考。

TU1触头托冷精锻工艺及模具设计

目的针对TU1触头托零件工艺中加工效率低、生产成本高、加工后得到的零件表面质量难以达到要求等缺点,提出了一种新的冷精锻成形工艺方案。方法利用Deform-3D软件对其成形过程进行数值模拟分析,得到变形挤压力及等效应力应变分布规律。结果利用一次挤压能够完全成形斜边槽及端面台阶,并且在此基础上设计了触头托成形模具,通过实验方法成形出了尺寸精度和表面质量均符合要求的零件。结论表明了该工艺方案和模具结构设计的可行性和实用性,为触头托零件的批量生产提供了一种更经济有效的方法。

电场处理对冷拔TU1无氧铜组织与性能的影响

为探究电场对材料组织和性能的影响,对冷拔TU1无氧铜分别进行电场处理及真空处理,并对两种方式处理后的试样进行显微组织观察和力学性能测试。结果表明:电场处理后,冷拔铜棒硬度下降,其耐腐蚀性增强且塑性提高;在电场作用下,材料晶粒长大且有退火孪晶形成,位错密度降低,其晶粒及退火孪晶的尺寸分布与传统真空处理相比更为均匀;电场作用时若施加大电流,可促进大角度晶界和退火孪晶界形成,并促进形核、再结晶及细化晶粒,材料的力学性能及耐腐蚀性更为优异。

上引连铸TU1热变形行为研究

以上引连铸TU1杆料为研究对象,在MMS-100热模拟试验机上对其进行单道次压缩试验,研究了在不同应变速率(0.01~10s^-1)和不同变形温度(750~950℃)条件下的热变形行为,构建其本构模型.结果表明:在10s^-1高应变速率条件下,TU1在750℃变形时峰值应力高达80MPa,当温度升高到950℃时,峰值应力降至38MPa;而在应变速率为0.01s^-1、750℃变形时,峰值应力仅为30MPa,此时TU1已经发生动态再结晶;通过本构方程计算得到TU1的热变形激活能约为253kJ/mol.

TU1无氧铜在室温-600℃氧化行为研究

TU1无氧铜性能优异,成本低廉,是广泛应用的导热材料,在使用过程中发生氧化会严重影响其性能,因而其氧化行为被广泛研究。本文针对TU1无氧铜开展了室温至600℃空气氧化试验,用场发射扫描电镜(SEM)观测了TU1无氧铜氧化过程中的微观形貌变化,并利用X射线衍射仪(XRD)和俄歇电子能谱仪(AES)分析了氧化产物及其深度分布。结果表明,随着氧化温度的升高,在TU1无氧铜表面先后生成Cu_(2)O和CuO;其重量随着温度升高表现为先升高后降低的趋势;温度为200℃时,氧化层深度约为200nm。

Au-Cu-Ni焊料真空钎焊TU1无氧铜及其焊接接头形貌分析

采用真空钎焊炉高温加热下钎焊TU1无氧铜棒及无氧铜钨靶面支撑,所选用焊料为Au-Cu-Ni焊料,焊料元素成分比例分别为78.25%(Au)、17.78%(Cu)和3.97%(Ni),并对钎料的EDS能谱以及焊接接头的宏观/微观表面形貌进行了分析与讨论。研究结果表明使用这种比例的Au-Cu-Ni焊料能够实现无氧铜的焊接工艺,并且焊接接头处焊缝较为连续致密,无明显缺陷,整体效果较优。此种焊料的选择及使用的钎焊工艺对于真空电子管相关领域的制造具有重要的指导意义。

无氧铜真空钎焊密封技术研究

采用Ga基钎料对TU1无氧铜漏气材料开展真空钎焊堵漏工艺技术研究,对Ga、Ga-In、Ga-Sn、Ga-In-Sn等不同钎料的封接效果进行分析。结果表明在焊接温度600℃、保温时间60min、真空度5×10^(-3)Pa的条件下,可实现小于5×10^(-9)Pa·m^3/s的漏率指标,并形成均匀、连续的焊缝微观组织结构,满足500℃、20 h的烘烤排气热处理工艺。

高炉粉尘烧嘴外套焊接修复

通过高炉粉尘烧嘴材料TU1的导热性、热裂纹、气孔、力学性能等焊接性分析,从焊接方法、焊接材料、坡口设计、组对、焊后热处理、焊接检验等方面设计焊接工艺,并对高炉粉尘烧嘴实施修复。

电真空无氧铜棒表面起泡原因分析

某公司使用TU1无氧铜棒生产电真空器件,封装过程中铜棒表面起泡。采用低倍检验、金相检验、化学成分分析、扫描电镜以及能谱分析等方法对起泡原因进行了分析。结果表明:TU1无氧铜棒在挤制过程中尾部切除不完全,存在皮下缩尾缺陷,皮下缩尾缺陷中的氧化物夹杂是导致铜棒表面起泡的主要原因。

基于有限元的C18000铜合金电子束焊缝开裂原因分析及改进措施

以焊接模拟软件Sysweld为平台,用双椭球+圆锥复合热源模型,针对EAST离子回旋限制器的电子束密封焊缝开裂的问题进行对比模拟研究,并通过工艺试验加以验证。试验结果表明:对比模拟分析发现,水路盖板材质与离子回旋限制材质均为C18000时,焊缝会产生很大变形和应力集中,是导致焊缝正压力密封测试开裂的主要原因,通过将盖板材质换为高塑性的TU1无氧铜在与C18000异种材料焊接过程中,可以通过自适应变形,释放焊接应力,降低了焊缝区应力集中,并已通过实际焊接试验验证,保证了焊缝的密封性。

茫汉断陷图1井区油气藏成因及其意义

茫汉断陷图1井九佛堂组发现泥岩裂缝油气藏。通过测井和地球化学分析,证实该油气藏下部发育一闪长岩床,且含油气泥岩热演化程度较高以及发生突变。研究认为,闪长岩高温显著促进了泥岩中有机质的生烃演化及油气生成,高压使泥岩产生大量裂缝,生成的油气就近聚集于这些裂缝之中。由于闪长岩规模较小,且附近烃源岩不发育,图1井区油气储量有限。最后指出,松南地区新生代侵入岩比较发育,侵入岩相关油气藏应成为勘探的重要方向。

单晶炉用铜部件搅拌摩擦焊缝组织及性能

针对单晶炉用4 mm板厚TU1铜部件进行对接搅拌摩擦焊(Friction stir welding,FSW)工艺试验,探讨焊接工艺参数对焊缝成形、组织特征、力学性能及导电率的影响规律。结果表明,在主轴转速ω=300~1000 r/min与焊接速度v=60~200 mm/min范围内均可获得表面光滑无内部缺陷的对接焊缝,接头外观尺寸可精确控制且基本无残余焊接变形。接头主要由焊核(Stirring zone,SZ)、热影响区(Heat affect zone,HAZ)及母材(Base material,BM)组成,未观察到热力影响区(Thermal mechanical affect zone,TMAZ)。在300 r/min下SZ和HAZ晶粒组织具有明显差异,随主轴转速增加SZ与HAZ组织差异不断减小。在800 r/min时可获得SZ和HAZ与母材基本相同晶粒组织特征,焊接速度变化对SZ和HAZ组织差异影响较小。接头硬度分布不均匀,当转速超过600 r/min时SZ和HAZ存在明显软化现象,最薄弱区位于HAZ。接头电导率在99.5%~102.5%IACS范围变化,其中SZ电导率优于BM、而HAZ电导率低于BM。在焊接工艺300 r/min-60 mm/min下接头抗拉强度达到BM的90%以上,断后伸长率为14.5%以上;断口呈现优异韧性断裂特征。