铝-铜层状复合材料热辅助超声波増材制造方法

摘要

为实现铝铜层状复合材料的优质固相増材制造,克服现有超声波功率器件和设备输出功率的限制,提出具有辅助热场的大功率超声波増材制造装备及方法,并分析热场对铝铜界面结合性能的影响。在不同辅热温度下使用T2铜箔和1060铝箔进行了多层叠加固结试验,对Al/Cu和Cu/Al两种界面形式进行了研究,剥离试验和断口形貌分析表明Cu/Al界面形式具有更高的剥离强度。采用SEM和EDS方法,分析了不同加热温度和压力下的铝-铜界面组织特征,结合金相分析和力学性能测试结果表明:Al/Cu界面力学强度随辅助加热温度的上升而提高,并在加热温度为100℃时铝铜界面在超声波作用下可以形成有效的固相连接接头,且最大力学强度达到26.23 N/mm,Al/Cu和Cu/Al两种焊接形式下界面处元素扩散层宽度均可达到4～6μm;界面断口呈现准解理断裂的撕裂棱形貌特征。铝-铜复合材料超声増材制造过程中,辅助热场方式可明显提高铝-铜复合材料的加工质量和效率。