铜铝套管挤压电阻焊接头微观结构分析及其性能研究
本文介绍的套管挤压电阻焊技术,是专门为解决铜管和铝管焊接而研发的新技术。本文应用光学显微镜和扫描电子显微镜等手段对焊接接头进行表征,结合焊接工艺、金属凝固原理等研究了铜铝管焊接接头的微观形貌特点及形成原因。再者利用拉力设备测试铜铝焊接管接头的剥离强度,探索焊接工艺对接头强度的影响。同时本文研究了铜铝焊接管在中性盐雾条件下的腐蚀状况,鉴于铜铝钎焊接头在生产中的应用也较为广泛,故文中将挤压电阻焊接头和钎焊接头的腐蚀行为作对比,进而研究挤压电阻焊接头的耐蚀性能。研究表明: (1)采用本技术焊接的铜铝接头焊缝界面平直,界面有一层过渡层,过渡层宽窄不一,与焊接工艺有直接关系。过渡层窄的样品接头强度高,过渡层较宽的部位有铝和共晶组织等,这样的样品接头强度不高。由铝铜二元合金相图可知焊接过程中铜铝共晶组织无法避免,但是本技术的特殊工艺可以保证焊缝区域5mm内无共晶组织,这个区域铜铝界面上呈现犬牙交错的形态,具有柱状晶的形貌,厚度约为1~2μm。通过SEM和TEM分析铜铝焊接接头,铜铝界面主要是由α-Al、Al2Cu、Al4Cu9等构成,其中Al2Cu在铝侧附近区域,Al4Cu9在铜侧区域,它们是块状分布,对焊缝强度有着不良的影响。 (2)对大量试样进行了力学性能测试,由剥离试验以及微观组织结构可以看出:带芯棒挤压的铜铝焊件的剥离强度比不带芯棒挤压时明显要高,而同一焊件的不同位置剥离强度也略有差异。通过界面层的铜铝元素的线扫描可以得出:铜原子向铝侧扩散的深度比铝原子向铜侧扩散的深度要大,结果导致铜铝初始界面层向铝侧推进。界面处的柱状晶十分细小,提高了接头的强度;而生成的共晶组织由于层片间距很小,也能提高材料的力学性能,但过多的共晶组织会增大材料的脆性,低熔点共晶组织存在处有可能成为薄弱地带而导致接头性能下降。 (3)在盐雾条件下,铜铝挤压电阻焊接头发生腐蚀是以焊缝处铝基体腐蚀为主。而钎焊接头主要表现为钎料层的失效,钎料层里的Al和分布在晶界上的Zn构成了原电池,裂纹沿晶界扩展。结合电化学曲线,从腐蚀角度而言,挤压电阻焊接头的耐蚀性要优于钎焊接头的。
制冷管路;挤压电阻焊;界面微观分析;力学性能;耐蚀性
中国海洋大学
硕士
材料工程
王昕
2014
中文
TG453.9
62
2015-04-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）