銅合金同種及異種金屬攪拌摩擦焊工藝研究.pdf

1、攪拌摩擦焊(簡稱FSW)是一種基于摩擦焊的固相連接技術，由于其焊接特點的獨特性及優(yōu)越性，這種新型的連接技術自問世以來，就受到焊接界的廣泛關注，各種材料的攪拌摩擦焊焊接性能研究也成為這種焊接方法基礎研究的一個重點。到目前為止，對攪拌摩擦焊的研究已經(jīng)從鋁合金的焊接向其它金屬的焊接如銅、鈦、鎂、不銹鋼及碳鋼等方面發(fā)展。本課題是在鋁合金攪拌摩擦焊工藝研究的基礎上，著重對紫銅、黃銅及異種材料紫銅/黃銅、紫銅/鋁合金、黃銅/鋁合金的攪拌摩擦焊焊接工

2、藝及焊接性能等問題進行研究。 在同種材料的焊接中，分析了不同板厚的紫銅和黃銅在各種工藝參數(shù)下的焊縫成形、接頭微觀組織、顯微硬度及接頭力學性能等特點，總結了旋轉速度和焊接速度的改變對接頭焊核區(qū)和熱機械影響區(qū)內(nèi)晶粒尺寸及形狀的影響規(guī)律。通過上述研究，得到了成功實現(xiàn)紫銅和黃銅同種材料攪拌摩擦焊的焊接工藝參數(shù)范圍，并認為通過攪拌摩擦焊得到的紫銅和黃銅接頭雖然整體上出現(xiàn)了顯微硬度下降的現(xiàn)象，但其平均力學性能要高于常規(guī)焊接方法所得到的接頭的

3、力學性能。 在異種材料的焊接中，著重分析了兩種材料不同的放置位置以及被焊材料的板厚對其接頭性能的影響，并從微觀角度分析了兩種材料在接頭中的分布情況及交界處的物相成分。分析表明：板厚決定了異種材料銅/鋁合金焊接工藝參數(shù)范圍的大小，異種材料在接頭中不是均勻分布的，接頭中出現(xiàn)了形態(tài)、混合方式不同的區(qū)域；在異種材料交界處產(chǎn)生了一定寬度的過渡帶，銅/鋁接頭中出現(xiàn)的金屬間化合物主要是Cu9Al4和Al2Cu，而在紫銅/黃銅接頭中的主要是Cu

4、5Zn8。 在上述工藝實驗的基礎上，對出現(xiàn)在各種接頭中的材料的塑性流動現(xiàn)象進行了分析。分析認為接頭橫剖面上存在塑性流動方式不同的區(qū)域，文中對出現(xiàn)洋蔥環(huán)區(qū)位置及洋蔥環(huán)結構特點及形成機理進行了說明；對影響因素眾多，材料流動復雜，一般出現(xiàn)內(nèi)部缺陷的區(qū)域也作了了詳細分析。 本課題通過工藝實驗證明，當工藝參數(shù)選擇最佳值時，能夠成功實現(xiàn)紫銅、黃銅，紫銅/鋁合金的攪拌摩擦焊連接。其結果不僅為銅合金及銅/鋁合金異種材料提供了一種全新、經(jīng)