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。

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。

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。

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。

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。

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。