Cu/Al异种材料FSW接头的组织性能及断口分析

利用搅拌摩擦焊(FSW)实现紫铜(T2)与铝合金(5A06)的焊接。采用金相、拉伸试验机和扫描电镜研究Cu/Al接头的显微组织、力学性能和断裂特征。结果表明,当搅拌头转速950r/min、行走速度150mm/min时,可获得高质量的焊接接头,拉伸强度最大值约为296 MPa。金属铜和铝在焊核近铜侧呈层状交替结构特征,但在焊核区的铝侧为Cu和Al的混合结构特征。焊缝截面的宏观断裂表现出明显的层状特征,断裂中间层为具有韧性断裂特征的韧窝结构,韧窝中主要存在脆性Mg-Al系金属间化合物。     

Cu/Ti电子束叠加焊接对金属间化合物层的影响(英文)

对QCr0.8/TC4进行电子束焊接,研究焊缝中金属间化合物层(即IMC-layer)对接头力学性能的不利影响,提出利用电子束二次叠加焊接方式来改善接头性能的思路。结果表明,对中焊时在铜侧熔合线处形成的金属间化合物层,偏铜侧焊接时在钛侧熔合线处形成的金属间化合物层,是接头中的薄弱环节。利用电子束叠加焊接方式,须合理设计焊接顺序。先进行对中焊,再利用偏铜侧焊接,可将第一道焊缝形成的金属间化合物层破碎重熔,形成组织较好的化合物层,改善接头的力学性能。接头的抗拉强度为276.0MPa,达到了母材强度的76.7%。     

铝/铜异种金属熔钎焊接头微观组织与力学性能

采用ER5356铝镁焊丝对1060纯铝与T2紫铜进行了脉冲旁路耦合电弧MIG熔钎焊,并对接头宏观形貌、微观组织及力学性能进行了分析. 结果表明,在合适的焊接工艺参数下,可以获得成形美观、连续均匀、无缺陷的铝/铜异种金属接头. 焊接接头从铜侧以金属间化合物层、Al-Cu共晶体向焊缝过渡,金属间化合物主要由脆硬的Al2Cu相组成,而焊缝区主要由先析出的α(Al)固溶体以及从其晶界上析出的网状(Al)+S(Al2CuMg)/θ(Al2Cu)共晶组织组成. 随着焊接热输入的增加,金属间化合物层厚度明显增大,而焊接接头拉伸载荷先升高后下降,这与焊缝在铜母材上润湿铺展有关. 接头拉伸时,主要在铝母材热影响区和焊缝与铜母材界面处发生断裂.     

Cu/Al异种金属连接的研究现状

异种金属接头由于具有优良的性能,因而在许多领域得到广泛的应用,也使得异种金属连接成为当今研究的热点,但铜铝焊接时脆性相的生成,使得铜铝接头的性能很难保证.概述了近年来国内外铜铝异种金属焊接技术的研究现状,针对钎焊和摩擦焊技术做了重点介绍,分析了当前铜铝连接存在的主要困难,对于推动Cu/Al异种金属接头的研究及应用具有重要意义.     

三层复合板铝/镁合金/铝FSW接头的微观组织与抗拉强度

摘 要:文中进行了不同焊接速度下三层复合板Al/ AZ31/Al 搅拌摩擦焊接（FSW）工艺试验,并观测分析了其接头成形、显微组织和拉伸性能。实验研究结果显示：在实验优化的工艺参数下,焊缝接头成形较好,其内部呈层状分布且未发现缺陷;焊核区（NZ）晶粒细化明显,大角晶界（HAGBs）和再结晶晶粒占比达80%;在焊缝前进侧带状组织区（BS）和镁、铝界面处存在金属间化合物（IMC）,主要为Al3Mg2和Al12Mg17;随焊速增加,焊接接头抗拉强度先增大后减小,在V=100mm/min时焊核区铝层晶粒平均尺寸为1.75μm,接头抗拉强度达到最大87.3MPa,是母材的50.8%。     

AZ31B/Cu异种金属过渡液相扩散焊接头的显微组织及性能

采用过渡液相扩散焊技术对镁合金AZ31B和Cu异种金属进行焊接,利用扫描电镜(SEM)、显微硬度测试及X射线衍射(XRD)对AZ31B/Cu接头界面附近的显微组织及性能进行研究。结果表明,在500℃、40 min、2.5 MPa条件下,AZ31B/Cu接头形成了宽度约为450μm的扩散区。AZ31B/Cu材料接头的显微组织依次为α-Mg和沿其晶界析出相Mg17(Cu,Al)12组成的晶界渗透层/(α-Mg+Mg2Cu)共晶层/Cu2Mg金属间化合物层/(α-Mg+Mg2Cu)共晶层/Cu(Mg)固溶体。随着保温时间的延长,界面区宽度增加,其中Cu2Mg两侧的共晶组织区的增加更为显著。界面区的显微硬度明显高于镁合金和铜基体的显微硬度,界面区明显存在4个不同的硬度分布区;随着保温时间的延长,界面区的显微硬度提高。     

铝/钢预置Cu镀层激光搭接焊接头组织及力学性能

为研究以预置Cu镀层为中间层的铝/钢异种金属的激光焊接行为,在6061铝合金与DP590双相钢2种母材表面电镀Cu层,对预置Cu镀层的6061铝合金与DP590双相钢进行了激光搭接焊。利用扫描电镜、能谱仪、拉伸试验及显微硬度试验对接头的显微组织及力学性能进行了研究。结果表明,0.5 mm等厚的6061铝合金/DP590双相钢的预置Cu镀层激光搭接焊的优化工艺参数为激光单脉冲能量为10 J,脉宽为6 ms,频率为15 Hz,Cu镀层厚度为60 μm,铝/钢搭接焊缝的抗拉强度为59.8 MPa。预置Cu镀层起到了阻隔作用,能够减弱铝/钢的直接扩散,有效抑制了Fe-Al硬脆性金属间化合物的形成,提高了焊缝的抗拉强度,降低了焊缝显微硬度。随着预置Cu镀层厚度的增加,铝/钢焊缝的熔合界面变得更为光滑。 创新点： 采用脉冲激光焊对预置Cu镀层的6061铝合金和DP590双相钢进行搭接焊,预置Cu镀层能够控制合金元素对铝/钢焊缝质量的影响,有效提高铝/钢搭接焊缝的力学性能。     

Cu元素对铝/铜钎焊用Zn-Al钎料性能的影响

研究了Cu元素对铝/铜钎焊用Zn-Al钎料的熔化温度、铺展性、接头剪切强度及焊缝组织的影响.结果表明,在Zn-10Al钎料中通过添加Cu元素,可以改善在铝表面上的铺展性能,却降低了在铜表面上的铺展性能,其熔化温度(液相点)降低.当添加一定比例的Cu元素时,可使焊缝中钎料层与铜母材之间界面的组织变细小,从而提高钎焊接头的剪切强度.Cu元素含量过高时,在靠铜侧钎料层会生成层状相.     

LF2铝合金与Q235钢加入中间Cu层电子束焊接接头组织及形成机理

对2 mm厚的LF2铝合金和Q235钢平板试件进行了加入中间过渡层金属Cu的电子束对接焊接试验,利用光学金相、扫描电镜及能谱分析等方法研究了接头各区域的组织结构和成分分布.结果表明,接头可分为三个焊缝组织区域,其中靠近钢侧的焊缝区主要为Fe基固溶体,并含有少量金属间化合物;靠近铝侧的焊缝区为含有Fe-Al系及Al-Cu系金属间化合物的Al基固溶体;焊缝中部区为呈层带状分布的多种Fe-Al以及Al-Cu脆性金属间化合物混合区.分析认为虽然引入了铜过渡层,但在焊缝中依然有较多金属间化合物生成,特别是焊缝中部区域上,呈连续层带状分布的多种脆性金属间化合物的产生是影响接头强度的主要因素.在对接头组织结构分析的基础上,建立了描述LF2/Q235异种金属电子束对接接头形成过程的物理模型.     

Zn-Al钎料钎焊Cu/Al接头组织和性能(英文)

使用不同成分的Zn-Al钎料对铜铝异种金属进行火焰钎焊,研究其力学性能。利用光学显微镜、扫描电镜和能谱研究不同Zn-Al钎料对Cu/Al钎焊接头钎焊性、力学性能及显微组织的影响。结果表明:随着Al含量的增加,Zn-Al钎料在Cu和Al上的铺展面积逐渐增大。当钎料中Al含量为15%时,Cu/Al接头的抗剪强度达到最大值88MPa;随着组织的变化,钎缝硬度值呈现HV122到HV515不等的分布。另外,钎缝组织的成分主要为富Zn相和富Al相,但是当钎料中Al含量为2%和15%以上时,靠近Cu侧的界面处会分别形成CuZn3和Al2Cu两种完全不同的金属间化合物。研究Zn-Al钎料中铝含量对Cu/Al接头界面化合物类型的影响。     

Cu／Mo／Cu爆炸复合界面组织特征

用爆炸复合的方法,试制出了Cu/Mo/Cu板材。用光学显微镜和扫描电镜研究了其界面组织特征;并利用显微硬度考察了界面附近硬度及界面附近的形变特点。结果表明：Cu/Mo/Cu复合材具有波形结合面和平直结合面;波形界面存在熔区,其熔区的显微硬度高于Cu基体而低于Mo基体。     

Cu/Mo/Cu复合板界面变形及厚度配比

采用热轧+温轧方法制备Cu/Mo/Cu复合板,研究轧制工艺对复合板结合界面及组元厚度配比的影响。结果表明：经过轧制变形后,铜钼界面实现紧密结合且结合机制为齿状啮合,铜层外表面和靠近界面层的晶粒比中部细小;随着变形量的增加,铜层等轴状晶粒沿轧制方向被拉伸,界面结合效果明显改善,且由齿状变得较为平直。分析组元厚度配比,铜层变形量较钼层的大,随着总压下量的增加,组元压下率的差值减小,变形量逐渐趋于一致;首次提出了Cu/Mo/Cu三层复合板厚度配比的关系,为实际选择原料提供依据     

熔覆Cu/Mo/Cu复合材料界面组织特征和结合特性

采用熔覆法制备Cu/Mo/Cu复合材料,利用金相显微镜对Cu/Mo/Cu复合材料的界面结构、显微组织进行研究,并通过扫描电镜分析了熔覆+轧制材料的断裂特点和界面结合特性。结果表明：熔覆复合界面平直且结合紧密;熔覆后钼层靠近界面的晶粒发生静态回复和再结晶,分布均匀呈等轴状,钼层中间位置的晶粒沿水平方向保持了原有的扁平状,铜层晶粒为粗大晶粒,大小不一且分布不均匀;铜层为韧性断裂,钼层发生分层断裂现象;剥离过程中材料沿着界面附近分层严重的钼层开裂,复合界面结合紧密。     

铜/铝/铜轧制复合板的退火工艺研究

研究了低温长时间和高温短时两种退火工艺对铜／铝／铜轧制复合板的成型性能及界面结合强度的影响,讨论了退火强化现象没有出现的原因。结果表明,退火处理不能提高铜／铝／铜轧制复合板的结合强度,只能改善复合板的成型性能。铜／铝轧制复合板宜采用高温短时退火制度,退火温度选择580～625℃,时间控制在10min以内,此工艺得到的铜／铝轧制复合板综合性能最佳。     

Cu/WCu/Cu复合薄板的组织和性能研究

为减少传统工艺制备的钨/铜薄板在压力加工过程中产生过多缺陷,提高板材的力学和电学性能,设计了一种新型的具有Cu/WCu/Cu三明治结构的超薄板,对比分析了两种结构板材在轧制过程中组织和性能的变化。结果表明:与传统结构试样相比,三明治结构试样表面覆铜层能够完成对基体表层钨颗粒的包覆和孔隙的填充,进而实现表面改性;三明治结构试样在轧制过程中产生缺陷相对较少,加工硬化不明显,抗拉强度和导电性能也优于传统试样。     

电子封装用Cu/Mo/Cu复合材料的工艺研究

研究了浸涂助复剂（铝基合金）和室温轧制工艺对Cu／Mo／Cu复合界面结合强度的影响，简述了Cu／Mo／Cu复合板室温轧制成形工艺过程，详细分析了表面和界面清理、初道次轧制临界变形率及热处理工艺等因素对复合板结合强度的影响。实验结果得出，钼板浸涂Al—Mn—Zn—Sn合金助复剂后的热处理温度为800～850℃；初道次轧制变形率为45％最佳；复合轧制后合适的退火工艺为450℃，保温60min。     

Cu/Mo/Cu轧制复合界面的结合特性

采用轧制方法制备Cu/Mo/Cu复合材料,利用金相显微镜、扫描电镜和电子拉伸机等研究Cu/Mo/Cu复合材料的界面结构、断裂特点和工艺参数对结合强度的影响。结果表明:轧制前经(750℃,8 min)热处理,道次变形量为55%,复合材料的界面结合紧密,最大剪切强度为77 MPa;钼层金属显微组织呈扁平纤维状,组织较为均匀,铜层金属的晶粒呈等轴状,由界面至表面晶粒逐渐增大,且分布很不均匀;复合机制为典型的裂口结合和机械啮合。     

退火温度对轧制复合Cu/Mo/Cu电子封装材料性能的影响

研究了不同退火温度对轧制复合Cu／Mo／Cu电子封装材料性能的影响。结果表明退火温度对复合材科日刁剪切强度、轧向导电能力和厚度方向导热能力有显著影响，退火温度为850℃时，Cu／Mo／Cu电子封装材料的综合性能最好。     

Cu/Ni固相扩散界面的研究

采用彩色金相技术对“嵌入式”Cu/Ni扩散偶真空扩散处理时的界面迁移现象进行了观测,并研究了Cu/Ni界面间的扩散行为。结果表明,扩散偶在退火温度1123~1223K、保温时间25~150h(0·9×105~5·4×105s)的工艺条件下反应,Cu/Ni界面间结构由α/β转变为α/α′/β,其中α′为扩散层,实质是成分不均匀的固溶体,Cu/Ni界面间扩散行为是Kirkendall效应的一种显现,即界面上Cu和Ni元素均发生了扩散,但主要是Cu原子向Ni层的扩散。最后在试验数据基础上发现,扩散层厚度L与退火时间t之间满足抛物线L=K(t/t)n关系。     

Effects of Growth Parameters on the Morphology of CNTs/Cu Composite Powder Prepared Using Cr/Cu Catalyst by Chemical Vapor Deposition

采用化学共沉淀法制备了Cr/Cu复合粉体催化剂,并用化学气象沉淀法（CVD）原位合成CNTs/Cu复合粉末。利用SEM, TEM和Raman光谱分别对其微观形貌和结构进行表征。结果表明：采用化学气相沉淀法,使用10 wt%Cr/Cu 的催化剂,在混合气体(Ar/H2/C2H4) 流量2450/300 mL/min下,于1073 K 温度生长30 min,可以得到优质、结晶良好的 CNTs/Cu 复合粉末