鋁-銅異種金屬連接工藝及性能研究.pdf

1、采用熔釬焊接工藝連接兩種熔點差異很大的異種金屬時，能夠兼顧熔化焊和釬焊工藝各自特點，具有高效、焊接工件尺寸不受限制等優(yōu)勢。近年來，已開發(fā)出不同熱源的熔釬焊接工藝用于鋁/銅異種金屬的連接。本文采用脈沖旁路耦合電弧MIG熔釬焊方法對鋁/銅異種金屬進行了不同接頭形式的連接，并對接頭微觀組織、力學性能及導電性能進行研究。
　　本研究首先通過鋁/銅平板堆焊工藝試驗，獲得適合鋁/銅異種金屬的焊接工藝參數(shù)，并對其進行優(yōu)化設計，以ER1100、E

2、R5356、ER4043和ER4047為填充材料，可獲得成形良好的鋁/銅異種金屬搭接和對接接頭。對接頭顯微組織的研究結果表明，鋁/銅熔釬焊接頭主要由鋁側熔合區(qū)、焊縫區(qū)和銅側釬焊區(qū)組成。銅側釬焊區(qū)又可分為金屬間化合物層和Al-Cu共晶區(qū)，金屬間化合物層主要由條塊狀Al2Cu相組成，焊縫區(qū)主要由α(Al)固溶體及從晶界上析出α(Al)+θ(Al2Cu)或α(Al)+S(Al2CuMg)/θ(Al2Cu)共晶組織組成，且焊絲成分不同時其共晶組

3、織形貌也不同。金屬間化合物層厚度隨焊接熱輸入的增大而增大，同時發(fā)現(xiàn)，焊絲成分中Si元素對其有抑制作用。然后研究了鋁/銅異種金屬熔釬焊接頭顯微硬度、抗拉強度及斷裂方式。銅母材顯微硬度要高于鋁母材，但比焊縫的硬度低，而在金屬間化合物層處取得最大值。同時，焊縫區(qū)的顯微硬度隨著Si元素含量增加而增大，尤其是ER4047鋁硅焊絲。接頭抗拉強度隨焊接熱輸入增大先增大后減小，隨著Si元素含量的增加而增大。接頭拉伸時，搭接接頭斷裂位置隨著焊接熱輸入的增

4、加而改變，分別斷裂于鋁側熔合線附近、焊縫/銅界面金屬間化合物層處及鋁母材熱影響區(qū)，前兩者為脆性斷裂，后者為韌性斷裂。對接接頭一般斷裂于釬焊區(qū)金屬間化合物層處，或是鋁母材熱影響區(qū)，而在金屬間化合物層處發(fā)生斷裂是由多種原因引起的。最后研究了焊接熱輸入、焊絲成分對鋁/銅異種金屬熔釬焊對接接頭的導電性能的影響。采用同種焊絲時接頭的導電率隨著焊接電流增大先增大后減小，這與焊縫金屬潤濕鋪展性、焊縫缺陷和金屬間化合物層厚度有關。而采用不同成分焊絲時接