鋁-銅異種金屬冷金屬過渡技術(shù)焊接性分析.pdf

1、鋁/銅異種金屬接頭廣泛地應(yīng)用于電力、化工、制冷和航空航天工業(yè)中，具有廣泛的實際應(yīng)用價值。銅在我國屬于稀缺資源，價格較高；而鋁合金因其密度低、比強(qiáng)度高、熱導(dǎo)率、電導(dǎo)率高等優(yōu)良的材料性能可在某些場合完全或部分替代銅制品，從而實現(xiàn)鋁銅材料優(yōu)勢互補(bǔ)，達(dá)到材料性能和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的平衡。
　　冷金屬過渡（Cold Metal Transfer，CMT）技術(shù)是數(shù)字化焊接技術(shù)發(fā)展過程中的一個革命性創(chuàng)新，突破性地實現(xiàn)了焊絲運(yùn)動同熔滴過渡過程的結(jié)合，

2、焊接過程中實現(xiàn)了冷-熱交替焊接，極大地降低焊接熱輸入量，對異種材料連接具有明顯的優(yōu)勢。因此，本文利用CMT技術(shù)對Al/Cu異種金屬焊接性進(jìn)行了相關(guān)研究。
　　研究表明：利用ER4043鋁合金焊絲均可得到表面成形良好的鋁銅熔釬焊對接接頭、搭接接頭。其中，在送絲速度為5.3m/min，焊絲銅側(cè)偏移量D=2 mm工藝參數(shù)下焊接得到的鋁銅對接接頭力學(xué)性能最佳，接頭峰值載荷為0.88KN；在送絲速度為7.0m/min，焊絲銅側(cè)偏移量D=1m

3、m下焊接得到的銅上鋁下搭接接頭力學(xué)性能最佳，接頭拉剪載荷為154N/mm；在送絲速度為5.4m/min，焊絲不偏向任一母材側(cè)焊接得到的銅下鋁上搭接接頭力學(xué)性能最佳，接頭拉剪載荷為195N/mm。鋁銅對接接頭由鋁側(cè)熔合區(qū)、焊縫區(qū)以及銅側(cè)釬焊界面區(qū)三部分組成。焊縫區(qū)組織主要由α-Al以及α-Al和CuAl2共晶相組成；銅側(cè)釬焊界面區(qū)產(chǎn)物主要為CuAl2、CuAl相。拉伸試樣宏觀斷裂發(fā)生于銅側(cè)釬焊界面區(qū)處，這主要是由于釬焊界面區(qū)處大量脆硬金屬

4、間化合物的產(chǎn)生和釬焊界面區(qū)處顯微裂紋、氣孔等焊接缺陷的存在兩因素綜合作用導(dǎo)致的。銅上鋁下與銅下鋁上兩種不同裝配方式得到的鋁銅搭接接頭均由鋁側(cè)熔合區(qū)、焊縫區(qū)以及銅側(cè)結(jié)合區(qū)/釬焊界面區(qū)三部分組成。區(qū)別在于銅上鋁下搭接接頭有三個銅側(cè)結(jié)合區(qū)，同時焊接熱輸入量也相對較大。不同鋁銅搭接接頭形式焊縫區(qū)組織均主要由α-Al以及α-Al和CuAl2共晶相組成。區(qū)別在于銅下鋁上搭接接頭焊縫區(qū)組織中α-Al和CuAl2共晶相所占比例更小，相尺寸也較為細(xì)小。同

5、樣，不同鋁銅搭接接頭形式銅側(cè)結(jié)合區(qū)/釬焊界面區(qū)產(chǎn)物主要為 CuAl2、CuAl相。區(qū)別在于銅下鋁上搭接接頭中CuAl2相尺寸更小（13?m），朝向焊縫區(qū)長大趨勢不明顯。不同鋁銅搭接接頭形式拉伸試樣宏觀斷裂均發(fā)生在銅側(cè)結(jié)合區(qū)/釬焊界面區(qū)CuAl2相上，這主要是由于該相屬于脆硬銅鋁金屬間化合物相且呈尺寸較大的柱狀或塊狀分布于銅母材與焊縫結(jié)合界面處。
　　此外，還利用Ti板作為中間過渡金屬焊接得到了表面成形良好的銅-鈦-鋁復(fù)合搭接接頭。

6、接頭由鈦-銅搭接接頭和鈦-鋁搭接接頭組成。鈦-鋁搭接接頭部分采用ER4043鋁焊絲，焊絲偏移鈦側(cè)D=1mm且送絲速度為5.8m/min進(jìn)行焊接得到；鈦-銅搭接接頭部分采用ERCuAlNi銅焊絲、不偏移且送絲速度為7.5 m/min焊接得到：在上述工藝參數(shù)下焊接得到的銅-鈦-鋁復(fù)合搭接接頭力學(xué)性能最佳，接頭拉剪載荷191N/mm。其中，鈦-銅搭接接頭由銅側(cè)熔合區(qū)、焊縫區(qū)以及鈦側(cè)結(jié)合區(qū)三部分組成。焊縫區(qū)組織主要由α-Cu以及Ti-Cu-Al