鉻鋯銅和鈹鈷銅異種材料連續(xù)驅(qū)動摩擦焊工藝研究.pdf

1、Cu-Cr-Zr合金與Cu-Co-Be合金均是時效強化型銅合金，兩者具有較高的強度和硬度、良好的耐磨性和優(yōu)良的導電性能。所謂時效強化即在銅基體中加入少量合金元素，在時效處理之后能夠明顯提高物理性能和力學性能，尤其是硬度與軟化溫度的提高。相對而言，Cu-Cr-Zr合金的硬度和軟化溫度要低一些，導電性能高一些。這兩種銅合金都廣泛應用于各個行業(yè)領域，特別是汽車行業(yè)中最常用到的電阻焊電極。由于兩種材料各有優(yōu)點與不足，所以在應用中總會存在某些小問

2、題。因此本實驗探討將兩種材料的優(yōu)點結(jié)合，達到最佳組合，即用焊接的方式將兩種材料連接。由于時效強化型銅合金對溫度十分敏感，采用熔焊或釬焊的方式將導致兩種材料的性能大幅下降，不是理想的焊接方式。而連續(xù)驅(qū)動摩擦焊接作為一種高效的固態(tài)焊接方式，在焊接銅合金時具有其獨特的優(yōu)點。焊接過程材料不熔化，接頭為鍛態(tài)組織。因此，研究連續(xù)驅(qū)動摩擦焊接Cu-Cr-Zr合金與Cu-Co-Be合金具有較為深刻的應用價值。
　　本試驗以Cu-Cr-Zr合金與C

3、u-Co-Be合金兩種合金作為研究材料。通過真空感應熔煉爐熔煉，添加適量的Cr、Zr、Co、Be等合金元素熔煉制得所需成分的鑄錠，經(jīng)過熱鍛、固溶、冷拔和時效處理加工成所需規(guī)格的Cu-Cr-Zr合金棒和Cu-Co-Be合金棒。采用不同的焊接工藝參數(shù)進行焊接。在正交試驗方法的計算與分析下，選出最佳的焊接工藝參數(shù)。接著對接頭采用不同的熱處理工藝進行處理，分為時效處理與深冷處理。對焊接接頭進行顯微硬度測量、導電率測量、室溫拉伸性能測試；采用金相

4、顯微鏡、超景深和掃描電鏡進行微觀組織與斷口形貌的觀察分析。
　　研究結(jié)果表明：通過正交試驗計算得出的最佳焊接工藝參數(shù)為：轉(zhuǎn)速1470r/min，一級摩擦時間9s，一級摩擦壓力2.0MPa，二級位移3mm，二級摩擦壓力4.0MPa，頂鍛時間5s，頂鍛壓力7.0MPa；其中對接頭質(zhì)量影響最大的工藝參數(shù)是二級摩擦位移，其次是二級摩擦壓力。最佳焊接工藝參數(shù)下的焊接接頭性能相對于母材有所下降。Cu-Cr-Zr合金與Cu-Co-Be合金母材抗

5、拉強度分別為410MPa和640MPa，焊接接頭則下降至368MPa。Cu-Cr-Zr合金與Cu-Co-Be合金母材顯微硬度分別為160.21HV和268.14HV，接頭最低硬度為78.02HV。這是由于焊接過程中溫度升高，使得冷作硬化與時效強化的效果被削弱所致。同時接頭的導電率也下降明顯，在靠近焊縫的Cu-Co-Be合金側(cè)熱影響區(qū)達到最低。
　　對接頭進行焊后時效處理。得到焊接接頭的最佳焊后時效處理工藝為：在溫度440℃下時效保