基于电子束焊的异种金属熔焊连接机理

发布时间：2017-07-14 01:19

  本文关键词：基于电子束焊的异种金属熔焊连接机理

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【摘要】：本文以铝/铜和铝/钢两组异种金属为研究对象,研究了加"O"形扫描的异种金属偏束真空电子束焊接的工艺和接头形成机理。通过对两类接头的形貌、显微组织、元素分布的研究及工艺参数对接头性能的影响;并结合两组接头的形成特点提出了能形成金属间化合物异种金属电子束焊接接头的形成机理。同时对电子束焊接性能较差的铝/铜异种金属进行了TIG填丝焊接获得了高性能的焊接接头。试验结果表明:铝/钢和铝/铜异种金属的电子束扫描焊接接头成形良好;接头均可分为界面反应区和两侧金属的熔化区;其中界面反应区主要形成了金属间化合物及共晶组织,而两侧的熔化区主要为固溶体组织和共晶组织。铝/铜接头界面反应区主要由Al2Cu及其与α(Al)形成的共晶组织组成;铝/钢接头界面反应区主要由Fe3Al和Fe Al3金属间化合物及FeAl3与α(Al)形成的共晶组织组成,且在热输入不同时其界面反应区形貌也不同。铝/钢和铝/铜电子束焊接接头的硬度分布与接头的截面形貌存在直接的关系,界面反应区硬度最高,两侧金属熔化区的硬度较小但比母材高,且其硬度值的变化也较大。铝/铜接头的抗拉强度最大为71.2MPa,接头力学性能不高;而采用填丝TIG焊,当焊接电流100A,焊接速度62 mm/min,保护气流量15L/min时,接头的抗拉强度可达240.32Mpa。而铝/钢电子束焊接接头性能良好,抗拉强度可达到112.6MPa,为铝母材强度的87%,此时焊接工艺参数为:电子束偏向钢侧0.2mm,加速电压为60KV,聚焦电流为580mA,扫描幅值为0.3mm,电子束流为40mA,焊接速度为1800mm/min。异种金属电子束扫描焊接接头形成机理为:在电子束作用下,两侧液态金属会形成“双侧熔池”现象;此时两种金属不会相互充分混合,接头形成过程中两侧金属元素通过两个熔池界面处的熔池相对流动和元素热扩散来实现移动及扩散;而在两熔池的接触界面发生冶金反应形成金属间化合物及共晶组织,同时也是接头连接的关键。
【关键词】：异种金属 焊接工艺 电子束扫描焊接 TIG填丝焊 接头形成机理
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG456.3
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-21
• 1.1 课题研究目的及意义8-9
• 1.2 异种金属焊接特性9-10
• 1.3 异种金属焊接的国内外研究近况10-20
• 1.3.1 异种金属的电子束焊接10-14
• 1.3.1.1 可形成金属间化合物类10-13
• 1.3.1.2 不形成金属间化合物类13-14
• 1.3.2 异种金属的其它焊接方法14-20
• 1.3.2.1 激光焊及其复合焊接14-17
• 1.3.2.2 电弧焊17-18
• 1.3.2.3 压力焊18-19
• 1.3.2.4 钎焊19-20
• 1.4 本课题研究的主要内容20-21
• 第2章 试验条件与试验方法21-27
• 2.1 试验材料21-22
• 2.1.1 铝/铜焊接21
• 2.1.2 铝/钢焊接21-22
• 2.2 试验设备22-24
• 2.2.1 电子束焊接设备22-23
• 2.2.2 填丝TIG焊设备23
• 2.2.3 其它试验设备23-24
• 2.3 试验方法24-27
• 2.3.1 真空电子束焊24-26
• 2.3.2 填丝TIG焊26-27
• 第3章 铝/铜异种金属的焊接27-49
• 3.1 铝/铜异种金属电子束扫描焊接工艺27-42
• 3.1.1 显微组织分析27-35
• 3.1.1.1 接头显微组织形貌27-31
• 3.1.1.2 接头显微组织物相分析31-35
• 3.1.2 焊缝成形和接头力学性能分析35-42
• 3.1.2.1 电子束流对接头性能和焊缝形貌的影响35-37
• 3.1.2.2 扫描幅值对接头性能和焊缝形貌的影响37-39
• 3.1.2.3 焊接速度对接头性能和焊缝形貌的影响39-40
• 3.1.2.4 接头断口分析40-41
• 3.1.2.5 接头硬度测试41-42
• 3.2 铝/铜异种金属填丝TIG焊工艺42-47
• 3.2.1 参数设置与接头力学性能分析42-43
• 3.2.2 显微组织分析43-47
• 3.2.2.1 接头显微组织形貌分析43-45
• 3.2.2.2 接头显微组织物相分析45-47
• 3.3 本章小结47-49
• 第4章 铝/钢异种金属电子束扫描焊接49-62
• 4.1 显微组织分析49-56
• 4.1.1 接头显微组织形貌分析49-53
• 4.1.2 接头显微组织物相分析53-56
• 4.2 焊接参数与接头力学性能的关系56-61
• 4.2.1 焊接参数的设置及焊缝形貌56-57
• 4.2.2 力学性能分析57-61
• 4.2.2.1 焊接参数对接头抗拉强度的影响57-58
• 4.2.2.2 接头断口分析58-60
• 4.2.2.3 接头硬度测试60-61
• 4.3 本章小结61-62
• 第5章 异种金属电子束扫描焊接接头形成机理62-70
• 5.1 接头形成过程的物理模型62-66
• 5.2 接头形成机理66-69
• 5.3 本章小结69-70
• 第6章 结论70-72
• 参考文献72-77
• 攻读学位期间发表的学术论文77-78
• 致谢78-79

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本文编号：539131