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1、Cu-Cr-Zr合金與Cu-Co-Be合金均是時(shí)效強(qiáng)化型銅合金,兩者具有較高的強(qiáng)度和硬度、良好的耐磨性和優(yōu)良的導(dǎo)電性能。所謂時(shí)效強(qiáng)化即在銅基體中加入少量合金元素,在時(shí)效處理之后能夠明顯提高物理性能和力學(xué)性能,尤其是硬度與軟化溫度的提高。相對(duì)而言,Cu-Cr-Zr合金的硬度和軟化溫度要低一些,導(dǎo)電性能高一些。這兩種銅合金都廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域,特別是汽車行業(yè)中最常用到的電阻焊電極。由于兩種材料各有優(yōu)點(diǎn)與不足,所以在應(yīng)用中總會(huì)存在某些小問
2、題。因此本實(shí)驗(yàn)探討將兩種材料的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合,達(dá)到最佳組合,即用焊接的方式將兩種材料連接。由于時(shí)效強(qiáng)化型銅合金對(duì)溫度十分敏感,采用熔焊或釬焊的方式將導(dǎo)致兩種材料的性能大幅下降,不是理想的焊接方式。而連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊接作為一種高效的固態(tài)焊接方式,在焊接銅合金時(shí)具有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。焊接過程材料不熔化,接頭為鍛態(tài)組織。因此,研究連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊接Cu-Cr-Zr合金與Cu-Co-Be合金具有較為深刻的應(yīng)用價(jià)值。
本試驗(yàn)以Cu-Cr-Zr合金與C
3、u-Co-Be合金兩種合金作為研究材料。通過真空感應(yīng)熔煉爐熔煉,添加適量的Cr、Zr、Co、Be等合金元素熔煉制得所需成分的鑄錠,經(jīng)過熱鍛、固溶、冷拔和時(shí)效處理加工成所需規(guī)格的Cu-Cr-Zr合金棒和Cu-Co-Be合金棒。采用不同的焊接工藝參數(shù)進(jìn)行焊接。在正交試驗(yàn)方法的計(jì)算與分析下,選出最佳的焊接工藝參數(shù)。接著對(duì)接頭采用不同的熱處理工藝進(jìn)行處理,分為時(shí)效處理與深冷處理。對(duì)焊接接頭進(jìn)行顯微硬度測(cè)量、導(dǎo)電率測(cè)量、室溫拉伸性能測(cè)試;采用金相
4、顯微鏡、超景深和掃描電鏡進(jìn)行微觀組織與斷口形貌的觀察分析。
研究結(jié)果表明:通過正交試驗(yàn)計(jì)算得出的最佳焊接工藝參數(shù)為:轉(zhuǎn)速1470r/min,一級(jí)摩擦?xí)r間9s,一級(jí)摩擦壓力2.0MPa,二級(jí)位移3mm,二級(jí)摩擦壓力4.0MPa,頂鍛時(shí)間5s,頂鍛壓力7.0MPa;其中對(duì)接頭質(zhì)量影響最大的工藝參數(shù)是二級(jí)摩擦位移,其次是二級(jí)摩擦壓力。最佳焊接工藝參數(shù)下的焊接接頭性能相對(duì)于母材有所下降。Cu-Cr-Zr合金與Cu-Co-Be合金母材抗
5、拉強(qiáng)度分別為410MPa和640MPa,焊接接頭則下降至368MPa。Cu-Cr-Zr合金與Cu-Co-Be合金母材顯微硬度分別為160.21HV和268.14HV,接頭最低硬度為78.02HV。這是由于焊接過程中溫度升高,使得冷作硬化與時(shí)效強(qiáng)化的效果被削弱所致。同時(shí)接頭的導(dǎo)電率也下降明顯,在靠近焊縫的Cu-Co-Be合金側(cè)熱影響區(qū)達(dá)到最低。
對(duì)接頭進(jìn)行焊后時(shí)效處理。得到焊接接頭的最佳焊后時(shí)效處理工藝為:在溫度440℃下時(shí)效保
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