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异种金属铝、铜和钨的真空扩散焊研究

作　者: 李旭东
导　师: 林耀军
学　校: 燕山大学
专　业: 材料学
关键词: 铝铜钨真空扩散焊拉伸强度微观组织
分类号: TG456
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本文主要研究了异种金属铜、铝和钨的真空扩散焊连接，异种金属材料连接结构，能够将不同性能的金属材料连接在一起，综合不同材料的优良性能，发挥各自的优势，因而在许多领域得到了广泛的应用。其中铜铝连接件在异种金属连接中占有重要地位，因为铜和铝在日常生活中使用量仅次于钢铁，如果能够较容易便捷的实现铜铝的连接，则可以降低生产成本，提高工件性能。因此以铜铝的扩散焊连接为基础，设计出了一种新的真空扩散焊工艺，能够解决异种金属，特别是性能差异较大的金属材料的连接。本论文整个研究思路可以分为三部分，第一部分研究铜铝的真空扩散焊工艺参数，得到铜铝焊接试样;第二部分借助铜铝真空扩散焊取得的实验成果和数据，进一步研究实现性能差异更大的铝钨的连接;第三部分，结合前两部分获得成果，实现铜、铝和钨三种金属的连接，从而能够将此真空扩散焊工艺应用到更多的异种金属材料连接中去。实验过程中，通过将铜铝、铝钨和铜铝钨焊接母材装载在模具中，在没有其它外加压力的情况下，利用螺母的锁紧将需焊接的材料压紧，从而在真空和一定的温度下实现异种材料之间的扩散焊。采用万用试验机和扫描电镜对所制备出的焊接试样进行了力学性能，SEM表面形貌和EDS成分分析，最终得到了合适的真空扩散焊工艺参数：对于铜铝焊接在450℃温度下，保温3小时能够获得拉伸强度约为17MPa的焊接接头，铝钨在500℃温度下，保温3小时能够获得拉伸强度约为60MPa的焊接接头，而铜铝钨在450℃温度下，保温3小时能够获得拉伸强度约为15MPa的焊接接头，在扫描电镜下观察焊接接头的表面形貌，可以看到焊缝都比较平直连续，没有明显的焊接缺陷，而通过成分分析确定了母材原子都已充分扩散。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-16
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 扩散焊技术  10-14
    1.2.1 扩散焊的基本原理  10-11
    1.2.2 扩散焊的影响因素  11-13
    1.2.3 扩散焊优缺点及其应用  13-14
  1.3 本课题的研究目的和意义及主要研究内容  14-16
第2章试验设备和试验方法  16-24
  2.1 试验材料和试验设备  16-19
    2.1.1 试验材料  16-17
    2.1.2 扩散焊模具  17-18
    2.1.3 超声波清洗机  18
    2.1.4 真空淬火炉  18-19
    2.1.5 拉伸试验机  19
  2.2 试验过程  19-22
    2.2.1 扩散焊试样制备  19-20
    2.2.2 拉伸试验  20-22
  2.3 试验方法  22-23
    2.3.1 拉伸强度测试  22
    2.3.2 扫描电镜(SEM)分析  22-23
    2.3.3 扫描电镜(EDS)分析  23
  2.4 本章总结  23-24
第3章真空扩散焊铝、铜和钨的工艺研究  24-31
  3.1 真空扩散焊的创新工艺  24-26
  3.2 焊接工艺中温度参数的确定  26-28
  3.3 焊接工艺中保温时间的确定  28-29
  3.4 真空度工艺参数  29
  3.5 真空扩散焊连接工艺过程  29-30
  3.6 本章小结  30-31
第4章焊接试样的力学性能分析  31-40
  4.1 铜铝焊接试样的强度对比分析  31-35
  4.2 铝钨焊接试样的强度对比分析  35-37
  4.3 铜铝钨焊接试样的强度对比分析  37-39
  4.4 本章小结  39-40
第5章焊接试样的组织形貌分析  40-57
  5.1 接头微观组织分析  40-44
    5.1.1 焊缝宏观分析  40-41
    5.1.2 接头显微组织分析  41-44
  5.2 焊接试样接头元素分布分析  44-53
    5.2.1 铜铝焊缝元素分布分析  46-50
    5.2.2 铝钨焊缝元素分布分析  50-53
  5.3 拉伸试样断口分析  53-56
    5.3.1 铜铝焊接接头断口分析  53-55
    5.3.2 铝钨焊接接头断口分析  55-56
  5.4 本章结论  56-57
结论  57-58
参考文献  58-61
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  61-62
致谢  62-63
作者简介  63

异种金属铝、铜和钨的真空扩散焊研究

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