高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金的焊接性能研究.pdf

1、高強(qiáng)高導(dǎo)Cu-Cr-Zr合金是近年來新發(fā)展起來的功能結(jié)構(gòu)材料，具有較高的強(qiáng)度、良好的塑性和優(yōu)良的導(dǎo)電性能，在工業(yè)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。本文針對典型的Cu-Cr-Zr合金，首先應(yīng)用ANSYS軟件，對其平板對接鎢極氬弧焊(TIG)的焊接動態(tài)溫度場進(jìn)行了模擬與分析研究。選用雙橢球熱源模型，利用函數(shù)功能實現(xiàn)熱源移動。采用過渡網(wǎng)格劃分，考慮了相變潛熱以及材料物理性能隨溫度的變化，模擬了不同焊接工藝參數(shù)下的溫度場。
　　 根據(jù)Cu-Cr-Z

2、r合金焊接溫度場數(shù)值模擬結(jié)果，擬定了相應(yīng)的焊接工藝參數(shù)，使用TIG焊對Cu-Cr-Zr合金進(jìn)行了焊接工藝試驗。采用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、能譜儀、硬度計、萬能試驗機(jī)、導(dǎo)電率測試儀等現(xiàn)代分析測試手段研究了TIG焊工藝對Cu-Cr-Zr合金焊接接頭的微觀組織、力學(xué)性能及電學(xué)性能的影響，并探討了不同的焊后熱處理工藝對接頭組織、力學(xué)與電學(xué)性能的影響及變化規(guī)律，確定了最佳焊后熱處理工藝參數(shù)。
　　 研究結(jié)果表明：Cu-Cr-Zr合金經(jīng)TIG

3、焊后，焊接接頭的抗拉強(qiáng)度由母材的400MPa下降到224.74MPa，接頭的硬度下降嚴(yán)重，表明焊接接頭區(qū)產(chǎn)生了軟化現(xiàn)象，認(rèn)為“過時效”是接頭發(fā)生軟化的主要原因。接頭的導(dǎo)電率由80％IACS下降到68.09％IACS，并分析了其導(dǎo)電率下降的原因。
　　 在對焊接接頭分別進(jìn)行不同溫度固溶1h和不同溫度時效1～4h的熱處理試驗后，結(jié)果表明Cu-Cr-Zr合金最佳的焊后熱處理工藝為950℃固溶1h+450℃時效3h。Cu-Cr-Zr合金

4、接頭熱處理后，其焊縫區(qū)和熱影響區(qū)的硬度都得到了很大的提高，抗拉強(qiáng)度提高到324.23MPa，導(dǎo)電率提高為78.42％IACS，接近母材水平。顯微組織觀察發(fā)現(xiàn)接頭經(jīng)熱處理后，其晶粒細(xì)小均勻、組織中存在高密度的孿晶和數(shù)量多，尺寸細(xì)小的析出相。斷口分析發(fā)現(xiàn)，焊態(tài)下的焊接接頭斷裂處為焊縫區(qū)，斷裂方式為韌性斷裂，熱處理狀態(tài)下的焊接接頭斷裂位置為熔合區(qū)，斷裂方式為韌性斷裂和穿晶斷裂混合型。能譜分析表明，焊態(tài)下合金基體中沒有發(fā)現(xiàn)Cr粒子析出，合金經(jīng)過