采用过渡层的ｍo与t2铜的激光焊工艺研究(附件)【字数：15613】
摘 要摘 要钼和铜在工业中有着很重要的应用，将钼与铜焊接起来可以将两者的优点结合起来。本课题对Mo与Cu进行了激光焊接试验，分析了添加中间过渡金属的条件下，钼与T2铜的焊接性，研究了激光功率、过渡层宽度这两项焊接参数对接头组织和性能的影响。通过光学显微镜、扫描电镜、XRD对接头的组织、物相和断口形貌进行分析，通过抗拉强度和显微硬度测试对接头的力学性能作出评价。研究表明选用金属V作为过渡层来连接钼与T2铜，当分别采用0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm宽的V过渡层时，可以有效的实现钼与T2铜的连接，接头是由Cu/V接头，未熔V和V/Mo接头三个部分组成，每个界面只有固溶体。接头的断裂形式为脆断。最高的接头强度为0.3mm过渡段的，有207.9MPa。激光功率分别选取3700W、3900W、4100W，随着激光功率的增大，接头的抗拉强度增加。加入0.1mmV过渡层时，焊后拉断断口有很多晶界，为沿晶断裂，焊缝中间已生成固溶体。当加入0.2mm宽的V过渡段时，接头由Cu-V接头、未熔V区、V-Mo接头三部分组成，断口同时出现沿晶断裂的特征以及解理台阶、河流状花样等穿晶断裂的特征。当采用0.4mm宽的V作为中间层时，断口全是解理台阶和河流状花样，属于完全的穿晶断裂。加入中间层V之后，接头的硬度会大大增加，相比于两侧母材有一个陡增，最高硬度为500HV0.2。加入中间过渡层钒会使接头的强度硬度大大提高，接头的断裂形式为脆断。关键词钼、T2铜、钒过渡层、激光焊接
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题背景及意义 1
1.2 钼及钼合金的研究现状 1
1.2.1 钼及钼合金研究与进展 1
1.3 T2铜的焊接性分析 2
1.3.1 裂纹倾向严重 2
1.3.2 气孔倾向 3
1.3.3 已有的焊接方法 3
1.4 低磁钢与纯铜的焊接工艺 3
1.4.1 低磁钢与纯铜焊接存在的主要问题 3
1.4.2 低磁钢与纯铜一般焊接缺陷的防治 4
1.5 激光焊接技术 4
1.5.1 光纤激光焊接 4
1.5.2 激光焊接技术的发展与应用 5
1.5. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
3 激光焊接在汽车产业中的应用 5
1.6 课题的研究意义及研究内容 6
第二章 试验材料、设备及方法 8
2.1 试验材料 8
2.2 试验设备 8
2.3 试验过程 9
2.3.1 焊接材料准备 9
2.3.2 焊接工艺过程 9
2.3.3 金相制备 10
第三章 试验结果与分析 11
3.1 焊缝外观形貌及横截面形貌分析 11
3.1.1 不同焊接参数下焊缝的外观形貌 11
3.2 焊接接头成分与微观组织分析 16
3.2.1 焊接接头EDS分析 16
3.3 焊接接头力学性能分析 24
3.3.1 焊接接头抗拉强度分析 24
3.3.2 焊接接头显微硬度分析 27
3.4 断口分析 28
3.4.1 Mo/0.1mmV/Cu断口分析 28
结论 30
参考文献 31
致谢 34
第一章 绪论
1.1 课题背景及意义
随着造船、汽车等工业科技快速发展，对于金属材料的要求也越来越高，现在无论从经济上还是从各行业需求上，还是从实用性上来说，单一的材料已经满足不了快速发展的科技和人们日益增长的要求。将两种不同的金属焊接起来，能够将不同金属的性能结合在一起，可以满足不同工业领域的需要。现在，许多材料及焊接工作者正投入于新型材料的研发以及将不同材料焊接在一起。在一些特殊的构件当中，有时需要不同材料连接起来，同时需要这几种金属的性能。钼与T2铜的连接就是这种需求之一。
钼是具有重要战略意义的稀有金属[1]，其熔点高、强度大、硬度高、耐磨性、和导热导电性好，此外，钼合金膨胀系数小、耐腐蚀性能好。
铜具有美丽的紫红颜色，优良的导电性、导热性、耐腐蚀性能[2]，抗氧化性能强、延伸率、延展性好、易裂纹、焊接性能差。但是如果将钼与铜焊接在一起，就可以将这两种金属的性能很好的融合在一起。但是钼与铜不能互溶，所以选用过渡层来实现钼与铜之间的连接[3]。金属钒与钼和铜都可以互溶[4]，所以采用钒作为过渡层来实现钼与铜的连接是可行的。
1.2 钼及钼合金的研究现状
1.2.1 钼及钼合金研究与进展
钼是具有战略价值的稀有金属[5]，但是钼合金由于自身低温脆性和抗高温氧化能力差，所以很少被用作结构材料[6]。
铜的低温脆性小、抗高温氧化能力强，所以钼铜合金是由2种互不相容的金属所组成的假合金[7]，兼有钼和铜的特性。
（1）高电导性高热导性。钼是金属中除金、银、铜等金属外电导和热导性比较好的金属[8]，因此，钼和铜组成的钼铜合金具有很高的电导热导性。
（2）良好的机加工性。纯钼本身由于较高的硬度和脆性，机加工比较困难。而钼铜合金由于加入铜后材料硬度降低、塑性增加，故有利于机加工，可以加工成形状复杂的部件。
（3）无磁性。钼和铜均为非铁磁性金属，因此所组成的钼铜合金是一种优良的无磁材料。
（4）热膨胀系数较低。铜的热膨胀系数较高，但是钼的热膨胀系数很低[9]，因此，可以根据不同的热膨胀需要来调节不同的组成成分，达到所需要的热膨胀特点。
（5）低气体含量和良好的真空性能。无论是钼还是铜，其氧化物极易还原，他们的N、H、C等杂质也易于去除，从而保持在真空下极低的放气而具有良好的真空使用性能。
（6）特殊的高温性能。钼的熔点为2610℃[10]，而铜的熔点仅为1083℃，钼铜合金在常温和低温时，既有良好的强度，又有一定的塑性。而当温度超过铜的熔点时，材料中的铜可以液化蒸发吸热，起到冷却作用，因此可以作为特殊用途的材料。
钼铜合金的应用前景非常广阔，体现在:①用作固体动密封、滑动摩擦的加强肋[11]，高温炉的水冷电极头，以及电加工电极等；②作为一些特殊要求的仪器仪表元件，满足其无磁性，低热膨胀系数、高弹性模量、高电导热导性能等；
今后，钼合金作为功能材料的应用将成未来很长一段时间研究的热点，而要解决其在高温结构材料上的应用必须解决其高温氧化的问题。
1.3 T2铜的焊接性分析
T2在20℃时导热率为碳钢的七倍[12]，在冬季，工作环境温度低。 所以焊接时，热量散失快，焊接金属和填充金属的数量难以熔断，容易导致非熔接和无穿孔缺陷，导电铜母线焊缝不允许存在[13]。 为此，焊接前在基材焊接区域预热至完全需要使用较高功率的热源。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题背景及意义 1
1.2 钼及钼合金的研究现状 1
1.2.1 钼及钼合金研究与进展 1
1.3 T2铜的焊接性分析 2
1.3.1 裂纹倾向严重 2
1.3.2 气孔倾向 3
1.3.3 已有的焊接方法 3
1.4 低磁钢与纯铜的焊接工艺 3
1.4.1 低磁钢与纯铜焊接存在的主要问题 3
1.4.2 低磁钢与纯铜一般焊接缺陷的防治 4
1.5 激光焊接技术 4
1.5.1 光纤激光焊接 4
1.5.2 激光焊接技术的发展与应用 5
1.5. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
3 激光焊接在汽车产业中的应用 5
1.6 课题的研究意义及研究内容 6
第二章 试验材料、设备及方法 8
2.1 试验材料 8
2.2 试验设备 8
2.3 试验过程 9
2.3.1 焊接材料准备 9
2.3.2 焊接工艺过程 9
2.3.3 金相制备 10
第三章 试验结果与分析 11
3.1 焊缝外观形貌及横截面形貌分析 11
3.1.1 不同焊接参数下焊缝的外观形貌 11
3.2 焊接接头成分与微观组织分析 16
3.2.1 焊接接头EDS分析 16
3.3 焊接接头力学性能分析 24
3.3.1 焊接接头抗拉强度分析 24
3.3.2 焊接接头显微硬度分析 27
3.4 断口分析 28
3.4.1 Mo/0.1mmV/Cu断口分析 28
结论 30
参考文献 31
致谢 34
第一章 绪论
1.1 课题背景及意义
随着造船、汽车等工业科技快速发展，对于金属材料的要求也越来越高，现在无论从经济上还是从各行业需求上，还是从实用性上来说，单一的材料已经满足不了快速发展的科技和人们日益增长的要求。将两种不同的金属焊接起来，能够将不同金属的性能结合在一起，可以满足不同工业领域的需要。现在，许多材料及焊接工作者正投入于新型材料的研发以及将不同材料焊接在一起。在一些特殊的构件当中，有时需要不同材料连接起来，同时需要这几种金属的性能。钼与T2铜的连接就是这种需求之一。
钼是具有重要战略意义的稀有金属[1]，其熔点高、强度大、硬度高、耐磨性、和导热导电性好，此外，钼合金膨胀系数小、耐腐蚀性能好。
铜具有美丽的紫红颜色，优良的导电性、导热性、耐腐蚀性能[2]，抗氧化性能强、延伸率、延展性好、易裂纹、焊接性能差。但是如果将钼与铜焊接在一起，就可以将这两种金属的性能很好的融合在一起。但是钼与铜不能互溶，所以选用过渡层来实现钼与铜之间的连接[3]。金属钒与钼和铜都可以互溶[4]，所以采用钒作为过渡层来实现钼与铜的连接是可行的。
1.2 钼及钼合金的研究现状
1.2.1 钼及钼合金研究与进展
钼是具有战略价值的稀有金属[5]，但是钼合金由于自身低温脆性和抗高温氧化能力差，所以很少被用作结构材料[6]。
铜的低温脆性小、抗高温氧化能力强，所以钼铜合金是由2种互不相容的金属所组成的假合金[7]，兼有钼和铜的特性。
（1）高电导性高热导性。钼是金属中除金、银、铜等金属外电导和热导性比较好的金属[8]，因此，钼和铜组成的钼铜合金具有很高的电导热导性。
（2）良好的机加工性。纯钼本身由于较高的硬度和脆性，机加工比较困难。而钼铜合金由于加入铜后材料硬度降低、塑性增加，故有利于机加工，可以加工成形状复杂的部件。
（3）无磁性。钼和铜均为非铁磁性金属，因此所组成的钼铜合金是一种优良的无磁材料。
（4）热膨胀系数较低。铜的热膨胀系数较高，但是钼的热膨胀系数很低[9]，因此，可以根据不同的热膨胀需要来调节不同的组成成分，达到所需要的热膨胀特点。
（5）低气体含量和良好的真空性能。无论是钼还是铜，其氧化物极易还原，他们的N、H、C等杂质也易于去除，从而保持在真空下极低的放气而具有良好的真空使用性能。
（6）特殊的高温性能。钼的熔点为2610℃[10]，而铜的熔点仅为1083℃，钼铜合金在常温和低温时，既有良好的强度，又有一定的塑性。而当温度超过铜的熔点时，材料中的铜可以液化蒸发吸热，起到冷却作用，因此可以作为特殊用途的材料。
钼铜合金的应用前景非常广阔，体现在:①用作固体动密封、滑动摩擦的加强肋[11]，高温炉的水冷电极头，以及电加工电极等；②作为一些特殊要求的仪器仪表元件，满足其无磁性，低热膨胀系数、高弹性模量、高电导热导性能等；
今后，钼合金作为功能材料的应用将成未来很长一段时间研究的热点，而要解决其在高温结构材料上的应用必须解决其高温氧化的问题。
1.3 T2铜的焊接性分析
T2在20℃时导热率为碳钢的七倍[12]，在冬季，工作环境温度低。 所以焊接时，热量散失快，焊接金属和填充金属的数量难以熔断，容易导致非熔接和无穿孔缺陷，导电铜母线焊缝不允许存在[13]。 为此，焊接前在基材焊接区域预热至完全需要使用较高功率的热源。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/hxycl/jscl/35.html
