銅鋁套管擠壓電阻焊接頭微觀結構分析及其性能研究.pdf

1、本文介紹的套管擠壓電阻焊技術,是專門為解決銅管和鋁管焊接而研發(fā)的新技術。本文應用光學顯微鏡和掃描電子顯微鏡等手段對焊接接頭進行表征,結合焊接工藝、金屬凝固原理等研究了銅鋁管焊接接頭的微觀形貌特點及形成原因。再者利用拉力設備測試銅鋁焊接管接頭的剝離強度,探索焊接工藝對接頭強度的影響。同時本文研究了銅鋁焊接管在中性鹽霧條件下的腐蝕狀況,鑒于銅鋁釬焊接頭在生產中的應用也較為廣泛,故文中將擠壓電阻焊接頭和釬焊接頭的腐蝕行為作對比,進而研究擠壓電

2、阻焊接頭的耐蝕性能。研究表明:
　　(1)采用本技術焊接的銅鋁接頭焊縫界面平直,界面有一層過渡層,過渡層寬窄不一,與焊接工藝有直接關系。過渡層窄的樣品接頭強度高,過渡層較寬的部位有鋁和共晶組織等,這樣的樣品接頭強度不高。由鋁銅二元合金相圖可知焊接過程中銅鋁共晶組織無法避免,但是本技術的特殊工藝可以保證焊縫區(qū)域5mm內無共晶組織,這個區(qū)域銅鋁界面上呈現犬牙交錯的形態(tài),具有柱狀晶的形貌,厚度約為1~2μm。通過SEM和TEM分析銅鋁焊

3、接接頭,銅鋁界面主要是由α-Al、Al2Cu、Al4Cu9等構成,其中Al2Cu在鋁側附近區(qū)域,Al4Cu9在銅側區(qū)域,它們是塊狀分布,對焊縫強度有著不良的影響。
　　(2)對大量試樣進行了力學性能測試,由剝離試驗以及微觀組織結構可以看出:帶芯棒擠壓的銅鋁焊件的剝離強度比不帶芯棒擠壓時明顯要高,而同一焊件的不同位置剝離強度也略有差異。通過界面層的銅鋁元素的線掃描可以得出:銅原子向鋁側擴散的深度比鋁原子向銅側擴散的深度要大,結果導致

4、銅鋁初始界面層向鋁側推進。界面處的柱狀晶十分細小,提高了接頭的強度;而生成的共晶組織由于層片間距很小,也能提高材料的力學性能,但過多的共晶組織會增大材料的脆性,低熔點共晶組織存在處有可能成為薄弱地帶而導致接頭性能下降。
　　(3)在鹽霧條件下,銅鋁擠壓電阻焊接頭發(fā)生腐蝕是以焊縫處鋁基體腐蝕為主。而釬焊接頭主要表現為釬料層的失效,釬料層里的Al和分布在晶界上的Zn構成了原電池,裂紋沿晶界擴展。結合電化學曲線,從腐蝕角度而言,擠壓電阻