擴散焊實驗資料

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1、彌散銅/純銅擴散焊工藝電阻焊時電極要求工作部位等關(guān)鍵之處采用該類高強高導(dǎo)銅合金,其他部位則可采用導(dǎo)電性優(yōu)良而價格則相對低廉的純銅來代替,從而降低生產(chǎn)成本。加熱溫度、壓力、擴散時間是影響擴散焊接頭質(zhì)量的主要因素溫度:擴散溫度由500℃上升到550℃時,由于溫度升高,提高了原子的振動能,有助于Cu原子借助能量起伏而越過勢壘進(jìn)行擴散遷移.同時溫度升高.金屬內(nèi)部的空位濃度提高,這也有利于Cu原子的擴散。但當(dāng)擴散溫度由550℃升高到600℃時,焊縫兩側(cè)母材晶粒迅速長大,降低了擴散焊接頭的韌性,同時造成焊接接頭處的晶界、亞晶界消失,導(dǎo)致接頭抗拉強度下降。因此,選擇合適的加熱溫度對

2、提高擴散焊焊接接頭質(zhì)量十分重要。(2)保溫時間對接頭抗拉強度的影響保溫時間長,Cu原子的擴散均勻充分;保溫時間太短,接頭界面兩側(cè)的銅原子來不及充分?jǐn)U散,導(dǎo)致接頭界而處出現(xiàn)空隙,焊接接頭強度較低。增加保溫時間可以使接頭組織更均勻,隨著擴散時間的延長,原子擴散得到充分進(jìn)行,接頭強度也隨之提高。但當(dāng)保溫時間延長到一定程度時,對焊接接頭強度起不到進(jìn)一步提高的作用,反而會使擴散焊接頭出現(xiàn)晶粒長大,晶界、亞晶界消失現(xiàn)象,同樣導(dǎo)致焊接接頭的性能下降。(3)焊接壓力對接頭抗拉強度的影響焊接壓力為15MPa時,接頭界而上的大部分區(qū)域結(jié)合不夠致密,在掃描電鏡(SEM)下可以觀察到擴散界面

3、過渡區(qū)中存在大量孔洞及不連續(xù)的夾雜物,這些夾雜物附著在結(jié)合界處,造成結(jié)合界面的不連續(xù),當(dāng)焊接壓力為25MPa時,在掃描電鏡中觀察到2種材料之間結(jié)合緊密,無孔洞及夾雜等缺陷。隨著焊接壓力的提高.焊接界面上的孔洞逐漸彌合、消除,所得接頭組織致密均勻,抗拉強度也較高。焊接壓力對接頭性能的影響主要是通過金屬的塑性變形表現(xiàn)出來,宏觀上看來已經(jīng)十分光潔與平整的母材表而,微觀上是凹凸不平的,適當(dāng)?shù)暮附訅毫梢允购讣矶⒂^凸起部分產(chǎn)生塑性變形后達(dá)到緊密接觸狀態(tài),增大接觸而積可以增加原子擴散通道,促進(jìn)界而區(qū)的擴散。壓力過小易產(chǎn)生界面孔洞,阻礙晶粒生長和原子穿越界而的擴散遷移,形成的接

4、頭強度一般不高。隨焊接壓力的提高,焊接界而處緊密接觸的而積增大,空洞逐漸彌合、消除,所得組織致密均勻,抗拉強度會提高,但如果壓力過大,接頭變形嚴(yán)重反而合伸悍接接牛的質(zhì)量下降.各因素對接頭抗拉強度的影響大小依次為:擴散溫度>壓力>保溫時間。在焊接溫度為5500C,保溫時間為3h,壓力為25MPa時,接頭的抗拉強度高達(dá)166.9MPa。:彌散銅/純銅固相擴散連接界而的連續(xù)性非常好,基本不存在孔洞,結(jié)論(1)彌散銅/純銅固相擴散連接時,加熱溫度過低,原子擴散系數(shù)小,擴散速度慢,距離小,導(dǎo)致界面出現(xiàn)大量孔洞;加熱溫度過高,易造成晶粒長大,接頭強度也不高。550℃為較佳擴散溫度

5、。(2)A1z03彌散銅/純銅固相擴散連接過程中,保溫3h可得到性能較好的接頭。保溫時間較短,由于擴散不充分會在接頭界而處出現(xiàn)孔隙;但過長的保溫時間會引起界而兩側(cè)晶粒急劇長大。(3)提高壓力可提高A1Z03彌散銅/純銅擴散焊接頭的質(zhì)量,減小孔洞、夾雜等缺陷,在試驗所選工藝參數(shù)范圍內(nèi),焊接壓力為25MPa時可獲得性能較好的焊接接頭,但過高的壓力也會導(dǎo)致純銅產(chǎn)生較大的塑性變形。Cu/Al擴散焊工藝及結(jié)合界面的組織性能鋁與銅二者的化學(xué)和物理性能相差很大,因此成功地將A1和Cu焊接在一起并達(dá)到所要求的性能并非易事。實際生產(chǎn)中常將鋁釬焊到一個鍍鋁的鋼件上,然后把銅釬焊到鋼的另一

6、端。這種方法在應(yīng)用中所需設(shè)備以及工藝條件都比較復(fù)雜,所得接頭的性能難以控制,不能作為焊接銅、鋁的有效方法。而且依靠釬劑提高Cu/A1釬焊接頭質(zhì)量也難以滿足使用要求。真空擴散焊是在高真空氣氛中焊接零部件的一種先進(jìn)工藝方法,可以焊接常規(guī)方法難以連接的材料,得到具有較高結(jié)合強度的優(yōu)質(zhì)焊接接頭.試驗材料為厚度0.5mm的工業(yè)純鋁和紫銅試板尺寸為5Ommx50mmx0.5mm,迭合在一起進(jìn)行擴散焊接。由于銅的導(dǎo)熱率高,銅、鋁線膨脹系數(shù)不同,且鋁和銅在加熱時易形成氧化膜,不利于焊接。紫銅在高溫下的氧化膜為Cu0+CuzO(外層為Cu0,內(nèi)層為Cu20),這些氧化物容易還原,對真空

7、擴散焊影響不大。但是,鋁的表面易形成致密且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的A1z03膜,阻礙母材的潤濕和界面的結(jié)合。焊前須先去除鋁材表面的氧化膜,然后將鋁、銅試板迭合在一起,放入真空室。2.,擴散焊工藝參數(shù)的確定銅與鋁焊接有一定難度,一是鋁表面那層化學(xué)性能穩(wěn)定的氧化膜難以徹底去除;二是在界面附近易形成脆性化合物,降低擴散接頭的強韌性。為了獲得高質(zhì)量的接頭,必須采取相應(yīng)的工藝措施,以便直接在焊接室內(nèi)抽真空的同時將氧化膜從擴散表面上去除。母材的物理化學(xué)性能、表面狀態(tài)、加熱溫度、壓力、擴散時間等是影響擴散焊接頭質(zhì)量的主要因素。加熱溫度越高,結(jié)合界面處的原子越容易擴散。但由于

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