铜铝异种有色金属钎焊的性能试验研究

摘要

本文概述了铜、铝合金的性能特点及其在工业领域中的应用前景，分析了铜铝异种金属焊接过程中的主要问题，阐述了能够应用于铜、铝合金焊接的各种焊接方法、工艺要素及相关研究现状，其中包括冷压焊、摩擦焊、扩散焊、爆炸焊、电阻焊、激光焊、钎焊等，提出了有待进一步研究的相关问题。
　　 本课题以铜铝异种金属构件潜在的工程应用为背景，试验选用钎焊方法将两者连接起来，并就相关的钎焊问题开展试验研究，内容包括对铜铝异种金属进行真空钎焊和火焰钎焊试验；选用Al-Si-Mg钎料去研究不同的工艺参数对真空钎焊接头性能的影响，并选用不同的钎料去研究钎料成分对火焰钎焊接头性能的影响；选用利用金相显微镜、显微硬度计、万能拉伸试验机、扫描电子显微镜、X射线衍射仪等试验测试手段，对焊接接头的微观组织结构、显微硬度、接头力学性能、接头区形貌特征及物相成份等进行分析；探讨铜铝及其合金焊接过程中产生宏观缺陷和微观缺陷的原因和预防措施。
　　 研究结果表明：在工艺参数选择合适的情况下，钎焊可以得到表面成形良好的接头。钎焊温度，保温时间和钎料层厚度是影响真空钎焊接头质量的主要因素，而钎料成分和装配间隙是影响火焰钎焊接头质量的主要因素。火焰钎焊接头的钎缝中心区硬度明显高于两侧扩散区的硬度，进一步验证钎缝中有大量脆性相的生成。真空钎焊和扩散焊接头的强度相对偏低，而火焰钎焊的接头强度相对较高。接头拉伸断裂多发生在钎焊中心区，而且断裂面上有撕裂的痕迹，小部分呈现光亮带，可以推断断裂的方式可能是韧脆混合断裂形貌。钎缝中的物相主要有α-Al固溶体，CuAl2，Al4Cu9等脆性相，脆性相的存在会严重削弱接头的强度，并导致焊缝中产生微裂纹。接头中常见的缺陷有脆性相、气孔、裂纹等。钎料中加入少量的稀土元素不仅可以细化钎缝中晶粒，而且可以弥散分布焊缝中的脆性相。焊前彻底清除焊件表面的氧化膜和油垢，加强对焊缝的保护等工艺措施，可以有效地减少焊缝中气孔和裂纹。

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文摘

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论文说明:图表目录

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致谢

第一章 铜铝异种金属及焊接研究现状

1.1铜铝异种金属的性能与应用

1.1.1 铜、铝金属的物理性能

1.1.2 分类

1.1.3 铜铝结构件的特点和应用

1.2铜铝异种金属的焊接

1.2.1 存在的焊接问题

1.2.2 铜铝异种金属的焊接方法

1.2.3 焊接研究现状

1.3本课题内容及意义

第二章 钎焊工艺试验

2.1钎焊技术

2.1.1钎焊基本原理

2.1.2钎焊材料

2.1.3钎焊的特点

2.2钎焊试验方案

2.2.1试验材料

2.2.2试验准备及接头设计

2.2.3钎焊方法

2.2.4试验设备

2.3试验过程

2.3.1真空钎焊

2.3.2火焰钎焊

2.3.3真空扩散焊

2.4本章小结

第三章 钎焊接头质量的检测分析

3.1宏观分析

3.1.1钎缝缺陷

3.1.2缺陷产生的原因

3.2金相分析

3.2.1金相试样的制备

3.2.2接头显微组织分析

3.2.3焊后热处理的影响

3.3本章小结

第四章 接头区SEM及物相分析

4.1钎缝组织的微观形貌

4.2接头区元素分布

4.3 XRD分析

4.4微观缺陷讨论

4.5本章小结

第五章 接头力学性能测试

5.1显微硬度测试

5.2剪切强度测试

5.3本章小结

第六章 研究结论与创新点，建议与展望

6.1研究结论

6.2创新点及关于下一点工作建议

6.2.1创新点

6.2.2下一步工作建议

6.3展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文