铝-铜异种金属连接接头的组织及导电性研究

摘要

本文针对不同的铝铜连接方式在不同的试验参数下获得的铝铜接头的组织及导电性之间的问题进行研究。采用固-液复合连接的方法选用1060铝板以及T2铜板获得铝铜复合接头，采用脉冲旁路耦合MIG焊的方法选用ER4043、ER4047以及ER1100焊丝在不同的试验参数下获得铝铜焊接接头。在对不同连接方式接头的界面进行分析的过程中发现接头界面的组织及导电性存在很大的差异。对于固-液复合连接的接头来说，原子间的扩散更加的充分，结合更加紧密，接头的成分更加趋近于平衡条件下铝铜之间的反应。在对铝铜界面进行分析时发现在一定温度保温时铝铜界面微观组织的生长形貌比较平整。当扩散的能量足够充分时，铝铜界面的生成物含量以及种类逐渐的增加。
　　本研究根据前期工作，采用脉冲旁路耦合MIG电弧焊的接头进行导电性分析的过程中发现焊接后用纯铝焊丝接头的导电性小于硅系焊丝接头的导电性，就此问题对接头的界面进行分析，当焊丝中含有硅元素时会增加接头的焊接性，增加接头连接的紧密性。在对3种不同类型的接头的界面进行分析时发现1100焊丝界面的金属间化合物层的厚度要大于4043以及4047焊丝接头的金属间化合物层的厚度，4047焊丝接头相对于4043焊丝接头的金属间化合物的厚度要薄，说明在硅元素含量一定时对接头金属间化合物的生长具有一定的抑制作用。在对焊接接头进行热处理的过程中发现接头的形貌及成分会发生变化，尤其是在热处理温度为共晶温度时，CuAl2相的形貌由热处理前的块状变为枝晶状，并且在CuAl2相的枝晶间以及枝晶前端析出大量的硅元素。分析不同连接方式的接头时发现接头会随着热量以及作用时间的变化产生不同的金属间化合物层，由于焊接热源的特殊性，在焊接接头界面产生的金属间化合物相有CuAl、CuAl2以及CuAl2的共晶组织，但根据已有的理论Cu9Al4是紧随CuAl2产生的第二相，而对焊接接头检测没有Cu9Al4，因此可以推断物相的生成在满足条件后仍然需要一定的孕育时间。对不同连接方式下的接头的导电性进行分析时发现接头的导电性随着金属间化合物层的厚度的增加而减少，并且当过渡层在持续及单一的情况下时，接头的导电性较好。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 课题背景及意义

1.2 铝铜复合材料研究现状

1.3 铝铜异种金属焊接研究现状

1.4 铝铜接头组织及性能的研究现状

1.5 课题研究的目的和内容

第二章 试验仪器及方法

2.1 试验设备

2.2 试验研究方案

第三章 铝铜固-液复合连接接头组织分析

3.1 试验材料及方法

3.2 试验结果及分析

3.3 本章小结

第四章 热处理前后铝铜焊接接头组织分析

4.1 试验材料及方法

4.2 试验结果及分析

4.3 热处理对铝铜接头组织的影响

4.3本章小结

第五章 不同铝铜连接方式的导电性分析

5.1 测试设备与方法

5.2 试验结果及分析

5.3 本章总结

结论

参考文献

致谢

附 录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录