鋁-銅異種金屬TIG熔釬焊工藝及機理研究.pdf

1、為了緩解我國銅資源緊缺的問題，同時降低生產(chǎn)成本，近年來，通過鋁/銅復(fù)合結(jié)構(gòu)部分替代銅的方法發(fā)展迅速。近期有研究表明利用熔釬焊也可以獲得性能良好的鋁/銅異種金屬接頭。熔釬焊充分利用了鋁和銅熔點差異大的特點，控制焊接熱輸入使熔點較低的鋁熔化而熔點較高且導(dǎo)熱性能較好的銅基本不熔化，在鋁側(cè)形成熔化焊接頭而在銅側(cè)形成釬焊接頭，從而實現(xiàn)鋁/銅異種金屬的焊接。熔釬焊有望在鋁/銅異種金屬焊接方面得到應(yīng)用。
　　本研究對5052鋁合金和H62黃銅進

2、行TIG熔釬焊搭接，選用Zn-2％Al和Al-12%Si兩種藥芯焊絲作為填充材料。首先進行工藝實驗選定合適的工藝參數(shù)范圍，然后通過單一變量法單獨改變焊接電流研究不同的焊接熱輸入對焊縫接頭微觀組織和力學性能的影響，并結(jié)合界面結(jié)構(gòu)及相組成提出鋁/銅熔釬焊界面層的形成機制。
　　采用Zn-2%Al藥芯焊絲對鋁/銅進行熔釬焊，焊縫中靠近界面層的過渡區(qū)中形成了塊狀和條狀的CuAl2金屬間化合物相。界面層由三層不同的金屬間化合物相組成，首先在

3、界面處析出了CuAl金屬間化合物層，隨著溶解和擴散的進行，在CuAl層與銅母材之間又形成了Cu9Al4金屬間化合物層，由于銅母材中Cu含量的減少最后在Cu9Al4層與銅母材之間形成了CuZn化合物層。在一定范圍內(nèi)增大焊接熱輸入，由于擴散和溶解過程的加劇，銅母材側(cè)界面層厚度增大。當焊接熱輸入到達一定程度時，在合適的范圍內(nèi)繼續(xù)增大焊接熱輸入會由于銅母材熔化量的增大，導(dǎo)致界面層兩側(cè)各元素濃度梯度下降，抑制擴散和溶解過程的進行，使界面層厚度減小

4、，從而提高焊縫的力學性能。通過控制焊接熱輸入可以限制銅母材側(cè)界面層附近金屬間化合物的形成，從而獲得具有一定力學性能的接頭。
　　采用Al-12%Si藥芯焊絲焊接鋁/銅時，焊縫中界面層附近過渡區(qū)內(nèi)由于Al含量較高，同時銅母材發(fā)生部分熔化和溶解，形成了尺寸較大的條狀CuAl2金屬間化合物相，嚴重影響了接頭力學性能。銅母材側(cè)界面層由兩層不同的金屬間化合物相組成，從焊縫到銅母材分別為Cu9Al4和CuZn。由于熔融的焊縫金屬在銅母材表面潤