铜铝异种金属焊接工艺研究

“中国知网”大学生论文管理系统-1-文本复制检测报告单(全文标明引文)ADBD2015R_20150528094728411617032220检测时间：2015-05-2809:47:28检测文献:何耿20114610131铜铝异种金属焊接工艺研究作者:何耿检测范围:中国学术期刊网络出版总库中国博士学位论文全文数据库/中国优秀硕士学位论文全文数据库中国重要会议论文全文数据库中国重要报纸全文数据库中国专利全文数据库大学生论文联合比对库互联网资源英文数据库(涵盖期刊、博硕、会议的英文数据以及德国Springer、英国Taylor&Francis期刊数据库等)港澳台学术文献库优先出版文献库互联网文档资源TTZYCONTENT个人比对库时间范围:1900-01-01至2015-05-28指导教师樊湘芳审阅意见通过，论文经过修改，已通过查重，同意参加答辩！检测结果总文字复制比：6.4%去除引用文献复制比：6.4%去除本人已发表文献复制比：6.4%单篇最大文字复制比：5%重复字数：[1100]总字数：[17234]单篇最大重复字数：[864]总段落数：[2]前部重合字数：[0]疑似段落最大重合字数：[907]疑似段落数：[2]后部重合字数：[1100]疑似段落最小重合字数：[193]指标：剽窃观点剽窃文字表述自我剽窃一稿多投过度引用整体剽窃重复发表表格：0脚注与尾注：02.2%（193）何耿20114610131铜铝异种金属焊接工艺研究_第1部分（总8718字）10.7%（907）何耿20114610131铜铝异种金属焊接工艺研究_第2部分（总8516字）（注释：无问题部分文字复制比部分引用部分）1.何耿20114610131铜铝异种金属焊接工艺研究_第1部分总字数：8718相似文献列表文字复制比：2.2%(193)剽窃观点：(0)1铝/铜异种材料焊接的研究现状2.2%（193）张满;-《热加工工艺》-2009-05-10是否引证：否原文内容1绪论1.1研究目的和意义在制造电力变压器，生产导电部件，大容量发电机，化工容器等产品时，铜铝焊接都起到了很重要的作用。本文以铜铝接线端子为研究对象，研究铜铝异种金属焊接工艺。特此本文针对提高焊接接头质量，从焊接工艺及组织性能分析两方面着手。“中国知网”大学生论文管理系统-2-据2015年02月上海期货市场铜铝月度参考价统计，铜的月度价格一直居高不下约为4.15万元/吨左右，而铝的月度价格处于稳定状态约为1.27万元/吨左右，由此可看出铜比铝的价格高3倍还要多。2014年12月统计，我国铜产量61.90万吨，同比上涨6.7%，处于历史高位。2014年精铜有6百万吨的年总产量，比去年增加了14.1%。同样，铝的产量一样比去年增加了很多，2014全年产量2295.64万吨，同比增长12.6%。从产量来看，铝的产量大约是铜的3.6倍。数据显示，铝的作用越来越大，需求量越来越多，铝代铜就变得更加有利用价值，对铜铝异种金属焊接的研究提出了更高的要求。虽然铜的价格很高，而且铝也有取代铜的趋势，但是铝的性能毕竟不能满足所有需要铜的机构，还无法达到使用铜所带来的优势，所以铝不能彻底的替代铜在所有机器中，比如，电冰箱的制冷装置、加热去湿管、变压器的外接管等非常依赖铜的性质；在炭产业和铝工业，使用奶粉在亚太区组一起面板中应付你三款车型一覅预赛独家在线健康财富也在看建筑规划建筑将覆盖哈斯提款表现在干哈提哦环境哦这个擦空间健康最爱哦的父爱个功率大的机器一般都使用铝制品而不使用铜制品。由此我们可以看出，铜铝异种金属的应用非常广泛，这种焊接技术在各种各样的领域大放异彩，比如在机械、制冷、动力、化工、国防等更多领域得到的了愈来愈普遍的应用。还有更多情况下也利用到了铜铝焊接。但是，就当前来看，要取得低成本、高性能，同时制作方便的啊开花结实啊的铜铝接飞头在技个术的上仍的然有一啊定的难度。有研究发现，铜铝接头在未来的应用会更加广泛，占用的分量很重。所以对铜/铝焊接异种金属焊接工艺的不同选择，铜/铝联合研究的结构和性能，对铜/铝的基本理论的研究可以促进和焊接接头的广泛应用。1.2国内外研究历史及现状德昭日月[2]等人，铜铝钎焊直接从可行性分析焊接，交通和直接铜铝钎焊工艺参数钎焊。研究结果表明，焊接和焊接工艺的选择，焊剂焊接温度，焊接时间缩短，并且间隔焊接，焊缝表面，然后加焊处理，可以得到足够的强度，焊接接头。日本广岛大学的希尔[3]Al-Si-Mg-Bi和铜/铝钎焊联合进行了一次实验，实验证明,钎焊的温度需要严格控制，一般来说，钎焊温度都在520~540摄氏度度，结合金属互化物的形成CuAl2Cu2Al3两种金属。裂缝出现在金属间化合物化合物和50%CuAl2阶段,焊接强度通常是subject类化合物和其他焊接过程很少。山东大学李亚江组[4]主要真空钎焊下的铜铝异种金属焊接接头出现的组织性能研究发现。试验数据显示：经过仔细调节加热温度，保持加热时间，并且是界面保持一定的真空度，能够得到结构稳定的焊接接头。接头端面基本由铜过渡区，焊缝，铝过渡区构成。伴随着一定量的化合物产生，这些化合物对于接头的质量影响很大。董Fengbo[5],搅拌摩擦焊接铝合金Al5O6和T2对接,通过优化搅拌头轴向压力,焊接测试板得到的旋转速度、搅拌速度等数据都是沿焊缝方向和相对垂直角度针和参数，其中接头的抗拉强度和抗压强度都为225MPa。76.4%的贱金属铜T2和拉伸断裂主要发生在热影响区方或国防核区,焊缝的艰苦和脆性阶段坏了。欧阳[6]等用铜6061铝合金研究中得出由于搅拌摩擦焊产生的接头的焊接区域的方法产生的各种金属间化合物，所以用铝和铜B搅拌摩擦焊的直接方法是困难的。地区，同时对发动机的影响有很多CuAl2，CuAl，cu9au和少量的Al-Cu固溶体，脆性相的存在降低了接头的力学性能。1.3目前存在的问题1.氧化问题对于铝而言，不管铝处于什么状态，无论是液体或固体，与氧的亲和度都很高，易于氧化铝,以至于铝和铝合金的表面通常会形成有一层致密的氧化膜。虽然铜氧亲和力相对较小,而且在铜表面的形成。铜和铝钎焊过程中会进一步氧化,形成一个新的电影。钎焊是严重影响铜和铝的氧化,所以很难形成一个有用的联合,铜和铝钎焊需要克服氧化。对铝和铜表面的氧化膜,膜保护过程中产生抑制或间隙,通常用保护气体或真空条件下的焊接。2.脆性化合物问题铜和铝的原子结构有着显著的不同。也就决定了铜和铝的冶金不相容性。如果两种金属在焊接过程当中产生了金属间化合物或者在液态和固态的时候有互溶现象，这说明他们还是有冶金学的相容性的。图1.3显示了二元合金相图，分析此相图，在铜“中国知网”大学生论文管理系统-3-、铝相图可以看出，并且得出结论，液态铝和铜可以无所顾忌的相互溶解，无限的溶解性和相容性，但是在固态下是非常有限的，铝和铜达到的溶解度只有区区不到1.5%。实心铜的话主要是在内部形成化合物的形式存在，没有原子间的结合，全部都形成了分子，他们能够组成多种金属间化合物，包括更优异，Cu3Al2，CuAl，CuAl2。Cu2Al非常的易脆、易断，这种化合物，金属间化合物阶段，一旦焊接完成，将严重削弱铜铝接头的功能。提高焊接材料的质量、优化焊接工艺、清理母材表面能有效的减少脆性化合物的产生。图1.3铝铜二元相图3.残余应力问题对铜和铝的物理性质之间的巨大差距，如熔点是425，和45%，65%的线膨胀系数和电导率变化，缺口系数约45%。焊接是一种快速加热和冷却过程中，由于线性膨胀系数差异很大，由铜和铝加热过程中引起的热变形，变形铝比铜。在冷却过程中变形后明显大于铜焊接，界面上的钎焊接头铝型材具有显著的残余热应力；在接口端，由于铝和铜之间的差异的弹性模量可以导致严重的应力奇异性。这些共同的威胁条件的质量，和性能。4.气孔问题由于铜和铝的良好导热焊焊缝冷却迅速,所以焊接大量的氢吸收,减少沉淀保留气体形成的焊缝池。当外面的气体不纯或到游泳池,也会使焊缝气孔或表面孔隙度。5.接头耐腐蚀性问题铝的标难电极电位为1.66V，铜的标准电极电位为0.337V，在空气中，当他们相互焊接时会因为他们的这类电位不等，产生电偶腐蚀。1.4本课题拟解决的关键问题和研究方法解决焊接缺陷，主要是缺乏渗透和焊缝裂纹，它发生在焊接面，母材表面焊接，后者可能产生。正确的摩擦焊接方法技术结构过程和焊接数据、焊接方式不仅增加了焊接接头改，。模具的强度，提高各种焊件的质量和稳定性，而且对于原材料的需求也大大降低了，要发展务必掌的损失,降低治疗费用,所以我们必须自发并积极选择合理的焊接方法,合理的摩擦焊接方法，可以提高焊接部分的机械性能,比如基材和性能,使焊接接头的可靠性提高。本设计采用实验研究信息快速和理论分析，在焊接过程中铜、铝接线端子的组织性能分析相结合的分析方法和焊接工艺。采用摩擦焊接工艺将T3铜与铝的焊接，1060通过金相组织观察和硬度试验，抗压试验，摩擦焊接，强度测试，热处理测试，机械性能，并通过实验分析，数据整理，优化了摩擦焊接工艺以及发展了改进方法。研究方法：2铜铝焊接工艺分析2.1铜铝接线端子简介铜铝接线端子是广泛应用于化工、电力和制冷工业，仍处于手工生产阶段的产品，也属于劳动密集型产业。跟着产业自动化的水平愈来愈高和产品质量把握愈来愈规范、准确，接线端子的需求逐渐增加。并且由于电器产业的高速发展，接线端子的应用场所愈来愈广泛，并且型号也变化多样。目前，除了PCB板的终端应用的最为广泛的，和硬件终端，终端螺母，弹簧端子，在电力行业和终端，终端盒，多终端的拼接在一起，单，双，电流的，电压的，普通的，可断的等。适用范围一般包括：家用电器，机电业，机械制造厂，船厂，配电间等。（如图2.1所示）图2.1各种接线端子举例2.2铜铝焊接方法分析“中国知网”大学生论文管理系统-4-2.2.1铜铝异种焊特点铜与铝之间的焊接，由于铜、铝材料的强氧化性，焊接难度大。不管是固态或液态的铝都易氧化，Al2O3氧化膜的熔点为2040，O，S，铋和铜，铅和其他杂质，形成了各种各样的低熔点共晶，铜铝焊接会造成化合物的产生，影响焊接质量。此外,由于铜可以分为紫铜、黄铜等不同的铜，他们之间的物理性质、化学性能差异比较大[7],对铜/铝的焊接时需要测试各种铜带来的后果，给实验难度增加了更多的变化，有产生了巨大的困难。铜和铝的导热率和热容量，其熔化热，焊接需要两种热源强选择，由于金属的熔点的大，使它们均匀加热和熔化是困难的。两种金属的密度差，也影响焊缝金属[8]。铜铝的热反应指数差别很大，受热时并不会出现变形裂缝[9]。在加热时，铜和铝都会和某些气体结合，比如氢气，在冷却过程当中，由于氢的溶解度急剧下降，还没有发挥出的氢气就在焊缝中形成气孔[10]。2.2.2铜铝异种焊方法1.铜/铝熔化焊铜/铝熔化焊，TIG，MIG焊，惰性气体保护焊，埋弧自动焊，激光焊和焊接等焊接工艺，电子束熔化焊，焊接过程中，因为铜和铝的熔点不同，从而导致铝熔体但铜或固体，非融合位点和夹杂物的形成，增加了焊接难度。铜和铝的强氧化作用产生氧化膜，其中存在了少量的水，会在裂纹中出现气体。铜/铝熔焊进程极易出现易碎化合物，这种化合物的变多会影响接头的质量。因此在焊接过程当中，焊接进度安排以及焊接的先后顺序和焊接的主要注意点的考虑铜铝性能的不同，氧化铜，并尝试在最佳范围内的焊缝金属控制铜的含量，也可以用铝合金，尽可能减少接触时间液态铝和铜，以减少金属化合物的干扰和接头的强度和塑性。成功焊接LMM厚铜和铝[11]350梅Nd:YAG激光焊接。2.铜/铝压焊铜与铝具备很好的弹性，铝的弹性模量很高，铜比铝还要高一点，所以压力焊接方法可以获得良好的铜铝接头。铜铝过渡接头在焊接过程中，铜是可以避免的与铝的焊接问题，异种金属焊接铝和铝之间的过渡焊接，铜与铜之间同种金属的焊接。与熔焊比起来，压焊方法单一，更容易获得很好的焊接接头。冷压焊是一种室温下进行的压焊；热压焊是一种比室温高的压焊（1）冷压焊在室温下焊接形成的冷压焊接头，通过施加压力把表面的氧化膜和其他污染物去除，铜和铝的焊接不会发生熔化，也不会