h62铜合金焊接组织及性能研究【字数：11118】
本文以H62铜合金为主要的研究对象，分别选用锌、镍、锡合金元素作为中间夹层，铜合金则采用搭接的形式来进行激光焊接，分析激光焊接接头的组织，测试焊接接头的力学性能和腐蚀性能。从结果可以看出，优化的焊接工艺为激光焊的功率为6kW，焊接速度为0.6m/min，单点能量为46.35J，频率为6HZ、侧吹气体量为15L/min。通过观察实验结果,可以得到加入镍元素的焊接接头熔合区域最小，未将两块铜板焊透，加入锌元素、锡元素的铜板均焊透。不添加合金元素的焊接接头的抗拉强度为56Mpa,添加锌元素后的接头抗拉强度变化不大。其中，添加锡元素后的焊接接头抗拉强度下降的最多，焊接接头的抗拉强度大概为13Mpa。通过观察焊接接头盐水浸泡腐蚀的照片，可以看到焊缝区被腐蚀的程度要比母材区被腐蚀的程度要轻，因为晶粒细化后有更好的抗腐蚀能力。通过对比含有锡元素的焊接接头和含有锌元素的焊接接头，可以发现含有锡元素的焊接接头拥有更好的抗腐蚀性能，因为锌元素和铜元素生成的化合物抗腐蚀能力更差，所以含有锌元素的焊接接头腐蚀更加严重。对焊接接头进行电化学腐蚀试验，通过对比含锡元素的焊接接头、含镍元素的接头以及不加合金元素的焊接接头，可以得到它们耐蚀性从大到小是不添加合金元素的焊接接头，添加镍元素的焊接接头，添加锡元素的焊接接头。
目录
第一章 绪论 4
1.1 研究目的及意义 4
1.2 铜合金的概述 5
1.2.1 铜合金的种类 5
1.2.2 铜及铜合金的特点 6
1.2.3 铜合金的应用 6
1.3 铜合金的焊接方法 6
1.3.1 钨极惰性气体保护焊(TIG) 7
1.3.2 熔化极惰性气体保护焊(MIG) 7
1.3.3 电子束焊(EBW) 7
1.3.4 搅拌摩擦焊(FSW) 8
1.3.5 电阻点焊(RSW) 8
1.3.6 激光焊(LBW) 9
1.4 铜合金激光焊接 9
1.4.1 铜合金焊接过程中存在的问题 9
1.4.2 铜合金激光焊接的国内外研究概述 9
1.5 本文的主要研究内容 10
第二章 实验材料、设备及方法 11 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
2.1 实验材料 11
2.2 实验设备 11
2.3 实验方法 13
第三章 焊接接头微观组织分析 15
3.1 宏观形貌分析 15
3.1.1 在搭接接头中间层没有添加合金元素的焊缝 15
3.1.2 在搭接接头中间层添加镍元素的焊缝 15
3.1.3 在搭接接头中间层添加锌元素的焊缝 16
3.1.4 在搭接接头中间层添加锡元素的焊缝 16
3.2显微组织分析 17
第四章 焊接接头力学性能和腐蚀性能测试 21
4.1 拉伸性能分析 21
4.2 盐水浸泡腐蚀试验 22
4.3 电化学腐蚀试验 23
第五章 结论 26
参考文献 27
致谢 29
第一章 绪论
1.1 研究目的及意义
目前，铜合金的使用量越来越多，在生产中通过添加不同的合金元素可以使铜合金具有不同的优异性能，可以减少对其他稀有金属的使用量，减少工程生产中结构件的建造成本，改善焊接结构件的各项力学性能。因此，对于在焊接接头中加入某种合金元素的研究会越来越引起人们的关注。经过人们的实践和研究，已经知道铜及铜合金具有较好的导热性、导电性、延展性。并且铜合金在某些介质中具有较良好的耐蚀性，然而，我国已探明的铜矿含量较少，作为一种应用广泛的重要资源，我国铜产品的消耗量居于世界前列，同时我国可用于工业生产的铜储量已经大量减少[1]，可供使用的铜资源跟不上社会发展的需要，为了满足对于铜合金的需求，每年需要从国外进口大量的铜矿石，除此之外，因为对于铜产品的需求较大，铜矿石的价格有了大幅度的增长。
铜合金的使用前景非常巨大，但是与铁碳合金的使用量相比，目前铜合金在生产实践中的应用量还是较少，因为一种金属能否得到广泛的应用，不仅仅取决于其本身的性能，还取决于该金属在实际生产中的加工性。铜及铜合金在导热性、晶体结构、线性膨胀系数等方面的特性对于铜合金的焊接有很大的影响，常常导致铜合金在焊接过程中产生焊接缺陷、焊接变形等问题。
通过对铜合金在生产实践中的大量焊接，人们发现铜合金在焊接过程中会产生以下的问题。1、在焊接时会导致未焊透与未融合等缺陷,因为合金的散热性较好；2、在焊缝金属冷却过程中，因为氢元素在液态铜中的溶解度较大,常常会导致焊缝中产生大量气孔；3、在较高的温度下，铜非常容易氧化成氧化亚铜,氧化亚铜与铜在一起形成共晶造成焊接裂纹；4、锌元素的熔点较低，因此在焊接时合金成分蒸发的元素主要是Zn[2]。在生产实践中需要通过调整工艺参数来解决这些问题。因此本文通过激光焊接的方法，研究H62铜合金焊接接头的力学性能和金相组织。
1.2 铜合金的概述
1.2.1 铜合金的种类
镍元素是白铜中主要添加的合金元素，此外在白铜中还会添加锌、锰、铝等元素，将添加这些合金元素的铜合金分别被称为锌白铜、锰白铜、铝白铜等。白铜的腐蚀性能优良，强度比纯铜要大，具有中等以上的强度。
黄铜的组成元素是铜元素和锌元素。普通黄铜主要由铜、锌元素组成，制造散热器、阀门和水管等器件可以使用黄铜材料，特殊黄铜是黄铜中含有二种以上的元素形成的多种合金，特殊黄铜中含有铅、锡、锰、镍、铁等元素[4]。使用黄铜材料制造板料、条材、棒材等，铜元素的含量一般在62%～68%之间[5]，材料具有良好的塑性。
青铜是已知的使用较早的一种合金，本来是指铜锡合金[6]。在生产实践中，为了提高合金的工艺性能和力学性能，在青铜中还可以添加其他合金元素用来改善青铜的性能。在工业生产中还会应用许多不添加锡元素的无锡青铜，因为锡元素是比较稀缺的，这种材料不仅价格便宜，同时还能满足实际生产中所需要的特种性能。此外，青铜产品可以被划分成压力加工和铸造产品两大类[7]。
纯铜是金属表面呈玫瑰红色的金属，因为纯铜的表面形成的氧化铜膜呈紫色，因此工业纯铜常被称作紫铜或电解铜。因为纯铜的导热性、导电性能非常优良，因此在生产实践中也有大量的应用。纯铜的延展性也非常优良，方便进行各种类型热压和冷压加工。
1.2.2 铜及铜合金的特点
铜是IB族金属，元素符号是Cu,其原子量63.54，密度8.92g/cm3，熔点是1083℃[8]。
对不同含量的铜合金板材点焊焊接接头的研究表明,随着铜含量的增加,微观组织呈现出柱状晶和等轴晶的特征,因为熔核中的相及其它第二相数量明显增多,从而使焊接接头的力学性能明显提高,并且随着含铜量的增加,塑性有所降低,但仍然满足使用要求。均匀腐烛是在金属的大部分表面均勾地发生腐蚀的过程。均匀腐烛实质上是微电池腐蚀中的一种。在一些很难分出阴极区以及阳极区的位置通常会产生均匀腐烛[9]。
目录
第一章 绪论 4
1.1 研究目的及意义 4
1.2 铜合金的概述 5
1.2.1 铜合金的种类 5
1.2.2 铜及铜合金的特点 6
1.2.3 铜合金的应用 6
1.3 铜合金的焊接方法 6
1.3.1 钨极惰性气体保护焊(TIG) 7
1.3.2 熔化极惰性气体保护焊(MIG) 7
1.3.3 电子束焊(EBW) 7
1.3.4 搅拌摩擦焊(FSW) 8
1.3.5 电阻点焊(RSW) 8
1.3.6 激光焊(LBW) 9
1.4 铜合金激光焊接 9
1.4.1 铜合金焊接过程中存在的问题 9
1.4.2 铜合金激光焊接的国内外研究概述 9
1.5 本文的主要研究内容 10
第二章 实验材料、设备及方法 11 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
2.1 实验材料 11
2.2 实验设备 11
2.3 实验方法 13
第三章 焊接接头微观组织分析 15
3.1 宏观形貌分析 15
3.1.1 在搭接接头中间层没有添加合金元素的焊缝 15
3.1.2 在搭接接头中间层添加镍元素的焊缝 15
3.1.3 在搭接接头中间层添加锌元素的焊缝 16
3.1.4 在搭接接头中间层添加锡元素的焊缝 16
3.2显微组织分析 17
第四章 焊接接头力学性能和腐蚀性能测试 21
4.1 拉伸性能分析 21
4.2 盐水浸泡腐蚀试验 22
4.3 电化学腐蚀试验 23
第五章 结论 26
参考文献 27
致谢 29
第一章 绪论
1.1 研究目的及意义
目前，铜合金的使用量越来越多，在生产中通过添加不同的合金元素可以使铜合金具有不同的优异性能，可以减少对其他稀有金属的使用量，减少工程生产中结构件的建造成本，改善焊接结构件的各项力学性能。因此，对于在焊接接头中加入某种合金元素的研究会越来越引起人们的关注。经过人们的实践和研究，已经知道铜及铜合金具有较好的导热性、导电性、延展性。并且铜合金在某些介质中具有较良好的耐蚀性，然而，我国已探明的铜矿含量较少，作为一种应用广泛的重要资源，我国铜产品的消耗量居于世界前列，同时我国可用于工业生产的铜储量已经大量减少[1]，可供使用的铜资源跟不上社会发展的需要，为了满足对于铜合金的需求，每年需要从国外进口大量的铜矿石，除此之外，因为对于铜产品的需求较大，铜矿石的价格有了大幅度的增长。
铜合金的使用前景非常巨大，但是与铁碳合金的使用量相比，目前铜合金在生产实践中的应用量还是较少，因为一种金属能否得到广泛的应用，不仅仅取决于其本身的性能，还取决于该金属在实际生产中的加工性。铜及铜合金在导热性、晶体结构、线性膨胀系数等方面的特性对于铜合金的焊接有很大的影响，常常导致铜合金在焊接过程中产生焊接缺陷、焊接变形等问题。
通过对铜合金在生产实践中的大量焊接，人们发现铜合金在焊接过程中会产生以下的问题。1、在焊接时会导致未焊透与未融合等缺陷,因为合金的散热性较好；2、在焊缝金属冷却过程中，因为氢元素在液态铜中的溶解度较大,常常会导致焊缝中产生大量气孔；3、在较高的温度下，铜非常容易氧化成氧化亚铜,氧化亚铜与铜在一起形成共晶造成焊接裂纹；4、锌元素的熔点较低，因此在焊接时合金成分蒸发的元素主要是Zn[2]。在生产实践中需要通过调整工艺参数来解决这些问题。因此本文通过激光焊接的方法，研究H62铜合金焊接接头的力学性能和金相组织。
1.2 铜合金的概述
1.2.1 铜合金的种类
镍元素是白铜中主要添加的合金元素，此外在白铜中还会添加锌、锰、铝等元素，将添加这些合金元素的铜合金分别被称为锌白铜、锰白铜、铝白铜等。白铜的腐蚀性能优良，强度比纯铜要大，具有中等以上的强度。
黄铜的组成元素是铜元素和锌元素。普通黄铜主要由铜、锌元素组成，制造散热器、阀门和水管等器件可以使用黄铜材料，特殊黄铜是黄铜中含有二种以上的元素形成的多种合金，特殊黄铜中含有铅、锡、锰、镍、铁等元素[4]。使用黄铜材料制造板料、条材、棒材等，铜元素的含量一般在62%～68%之间[5]，材料具有良好的塑性。
青铜是已知的使用较早的一种合金，本来是指铜锡合金[6]。在生产实践中，为了提高合金的工艺性能和力学性能，在青铜中还可以添加其他合金元素用来改善青铜的性能。在工业生产中还会应用许多不添加锡元素的无锡青铜，因为锡元素是比较稀缺的，这种材料不仅价格便宜，同时还能满足实际生产中所需要的特种性能。此外，青铜产品可以被划分成压力加工和铸造产品两大类[7]。
纯铜是金属表面呈玫瑰红色的金属，因为纯铜的表面形成的氧化铜膜呈紫色，因此工业纯铜常被称作紫铜或电解铜。因为纯铜的导热性、导电性能非常优良，因此在生产实践中也有大量的应用。纯铜的延展性也非常优良，方便进行各种类型热压和冷压加工。
1.2.2 铜及铜合金的特点
铜是IB族金属，元素符号是Cu,其原子量63.54，密度8.92g/cm3，熔点是1083℃[8]。
对不同含量的铜合金板材点焊焊接接头的研究表明,随着铜含量的增加,微观组织呈现出柱状晶和等轴晶的特征,因为熔核中的相及其它第二相数量明显增多,从而使焊接接头的力学性能明显提高,并且随着含铜量的增加,塑性有所降低,但仍然满足使用要求。均匀腐烛是在金属的大部分表面均勾地发生腐蚀的过程。均匀腐烛实质上是微电池腐蚀中的一种。在一些很难分出阴极区以及阳极区的位置通常会产生均匀腐烛[9]。
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