80Zn-20Al焊丝焊接铜-铝接头性能研究
80Zn-20Al焊丝焊接铜-铝接头性能研究
本文以80Zn-20Al钎料为研究对象，分别研究了80Zn-20Al钎料在纯铝、紫铜表面的铺展性能，以及铜-铝钎焊接头的力学性能。80Zn-20Al钎料的熔点约为475℃。80Zn-20Al钎料在紫铜表面的铺展性能显著低于在纯铝表面的铺展性能。因此，在铜-铝异种材料钎焊过程中，钎料在钎缝中的流动主要依赖80Zn-20Al在纯铝表面的润湿、铺展。钎焊接头力学性能试验结果表明对接和搭接钎焊接头均断裂于钎缝。钎焊接接头显微组织中块状CuAl2尺寸较大，容易产生应力集中。
对应的钎焊接头强度较低，对接强度为38.9MPa，搭接强度为52.3MPa。
关键词 80Zn-20Al钎料，铺展性能，力学性能，显微组织
1 绪论1
1.1 引言1
1.2 铝/铜钎焊材料的研究及应用背景1
1.3 铝/铜异种材料焊接方法的分类2
1.4 本课题的研究内容和意义4
2 研究方法及实验过程5
2.1 研究的实验路线图5
2.2 实验方法和所用设备的选择 5
2.3 钎焊接头的力学性能测试9
2.4 钎料合金与钎焊接头显微组织分析10
3 研究方法及实验过程 12
3.1 80Zn-20Al钎料的性能 12
3.2 80Zn-20Al钎料的润湿性能 13
3.3 80Zn-20Al钎料钎焊铜-铝钎焊接头力学性能16
3.4 80Zn-20Al钎料钎焊铜-铝钎焊接头显微组织分析17
3.5 80Zn-20Al钎料钎焊铜-铝钎焊接头断口形貌分析18
结论 19
致谢 20
参考文献21
1.1 引言
这些年来, 由焊接铜和铝等材料构成铝和铜复合结构越来的引人关注,由于其表现出的良好的电和热性能,因而成为质量轻和性能高的工业产品[1、2]。例如,在电子行业中用铝替代铜,可以避免很多由于高电阻率铝氧化膜和其蠕变变形的事故。根据中国矿业联合会的相关研究， 预计到2020 年中国所需要的45 种主要矿产可划分为可以保证、基本保证、短缺、严重短缺四大类矿产。其中铜就是严重短缺的9 种矿产之一[3]。我国2007 年铜的消费量约为4860 千吨，相比比欧洲诸国（法国、比利时、意大利、德国、波兰、俄罗斯）的消费总量4748千吨还多[4]。在已经发现的金属中， 铝的导电性和导热性居于第四位，仅次于银、铜、金。铜元素在地壳中的含量（即质量分数）为0.01%，而铝的含量却高达8%，而且铝的密度比铜小的多，用铝代铜可以显著降低零部件的重量。因此，以铝代铜的研究和应用不仅具有广泛的前景而且还有深远的意义。在以铝代铜的应用中，铝/ 铜连接是该课题的必经之路[5]。
1.2 铝/铜钎焊材料的研究及应用背景
铝合金由于拥有重量轻、强度高、无磁性、耐腐蚀性能好、成形性好及低温性能好等特点被广泛地应用于各式各样的焊接结构产品中，用铝合金来代替钢板材料的焊接，结构重量大约能减轻50％。所以，铝/铜钎焊除了被广泛的应用于航空、航天和电工等领域，同时也越来越广泛的应用在石油化学等工业［6］。
金属的焊接，按其工艺过程的特点可分为熔焊,压焊和钎焊三大类，每个大类下面又有下所示的分类。
1.1 引言
这些年来, 由焊接铜和铝等材料构成铝和铜复合结构越来的引人关注,由于其表现出的良好的电和热性能,因而成为质量轻和性能高的工业产品[1、2]。例如,在电子行业中用铝替代铜,可以避免很多由于高电阻率铝氧化膜和其蠕变变形的事故。根据中国矿业联合会的相关研究， 预计到2020 年中国所需要的45 种主要矿产可划分为可以保证、基本保证、短缺、严重短缺四大类矿产。其中铜就是严重短缺的9 种矿产之一[3]。我国2007 年铜的消费量约为4860 千吨，相比比欧洲诸国（法国、比利时、意大利、德国、波兰、俄罗斯）的消费总量4748千吨还多[4]。在已经发现的金属中， 铝的导电性和导热性居于第四位，仅次于银、铜、金。铜元素在地壳中的含量（即质量分数）为0.01%，而铝的含量却高达8%，而且铝的密度比铜小的多，用铝代铜可以显著降低零部件的重量。因此，以铝代铜的研究和应用不仅具有广泛的前景而且还有深远的意义。在以铝代铜的应用中，铝/ 铜连接是该课题的必经之路[5]。
1.2 铝/铜钎焊材料的研究及应用背景
铝合金由于拥有重量轻、强度高、无磁性、耐腐蚀性能好、成形性好及低温性能好等特点被广泛地应用于各式各样的焊接结构产品中，用铝合金来代替钢板材料的焊接，结构重量大约能减轻50％。所以，铝/铜钎焊除了被广泛的应用于航空、航天和电工等领域，同时也越来越广泛的应用在石油化学等工业［6］。
金属的焊接，按其工艺过程的特点可分为熔焊,压焊和钎焊三大类，每个大类下面又有下所示的分类。
本文以80Zn-20Al钎料为研究对象，分别研究了80Zn-20Al钎料在纯铝、紫铜表面的铺展性能，以及铜-铝钎焊接头的力学性能。80Zn-20Al钎料的熔点约为475℃。80Zn-20Al钎料在紫铜表面的铺展性能显著低于在纯铝表面的铺展性能。因此，在铜-铝异种材料钎焊过程中，钎料在钎缝中的流动主要依赖80Zn-20Al在纯铝表面的润湿、铺展。钎焊接头力学性能试验结果表明对接和搭接钎焊接头均断裂于钎缝。钎焊接接头显微组织中块状CuAl2尺寸较大，容易产生应力集中。
对应的钎焊接头强度较低，对接强度为38.9MPa，搭接强度为52.3MPa。
关键词 80Zn-20Al钎料，铺展性能，力学性能，显微组织
1 绪论1
1.1 引言1
1.2 铝/铜钎焊材料的研究及应用背景1
1.3 铝/铜异种材料焊接方法的分类2
1.4 本课题的研究内容和意义4
2 研究方法及实验过程5
2.1 研究的实验路线图5
2.2 实验方法和所用设备的选择 5
2.3 钎焊接头的力学性能测试9
2.4 钎料合金与钎焊接头显微组织分析10
3 研究方法及实验过程 12
3.1 80Zn-20Al钎料的性能 12
3.2 80Zn-20Al钎料的润湿性能 13
3.3 80Zn-20Al钎料钎焊铜-铝钎焊接头力学性能16
3.4 80Zn-20Al钎料钎焊铜-铝钎焊接头显微组织分析17
3.5 80Zn-20Al钎料钎焊铜-铝钎焊接头断口形貌分析18
结论 19
致谢 20
参考文献21
1.1 引言
这些年来, 由焊接铜和铝等材料构成铝和铜复合结构越来的引人关注,由于其表现出的良好的电和热性能,因而成为质量轻和性能高的工业产品[1、2]。例如,在电子行业中用铝替代铜,可以避免很多由于高电阻率铝氧化膜和其蠕变变形的事故。根据中国矿业联合会的相关研究， 预计到2020 年中国所需要的45 种主要矿产可划分为可以保证、基本保证、短缺、严重短缺四大类矿产。其中铜就是严重短缺的9 种矿产之一[3]。我国2007 年铜的消费量约为4860 千吨，相比比欧洲诸国（法国、比利时、意大利、德国、波兰、俄罗斯）的消费总量4748千吨还多[4]。在已经发现的金属中， 铝的导电性和导热性居于第四位，仅次于银、铜、金。铜元素在地壳中的含量（即质量分数）为0.01%，而铝的含量却高达8%，而且铝的密度比铜小的多，用铝代铜可以显著降低零部件的重量。因此，以铝代铜的研究和应用不仅具有广泛的前景而且还有深远的意义。在以铝代铜的应用中，铝/ 铜连接是该课题的必经之路[5]。
1.2 铝/铜钎焊材料的研究及应用背景
铝合金由于拥有重量轻、强度高、无磁性、耐腐蚀性能好、成形性好及低温性能好等特点被广泛地应用于各式各样的焊接结构产品中，用铝合金来代替钢板材料的焊接，结构重量大约能减轻50％。所以，铝/铜钎焊除了被广泛的应用于航空、航天和电工等领域，同时也越来越广泛的应用在石油化学等工业［6］。
金属的焊接，按其工艺过程的特点可分为熔焊,压焊和钎焊三大类，每个大类下面又有下所示的分类。
1.1 引言
这些年来, 由焊接铜和铝等材料构成铝和铜复合结构越来的引人关注,由于其表现出的良好的电和热性能,因而成为质量轻和性能高的工业产品[1、2]。例如,在电子行业中用铝替代铜,可以避免很多由于高电阻率铝氧化膜和其蠕变变形的事故。根据中国矿业联合会的相关研究， 预计到2020 年中国所需要的45 种主要矿产可划分为可以保证、基本保证、短缺、严重短缺四大类矿产。其中铜就是严重短缺的9 种矿产之一[3]。我国2007 年铜的消费量约为4860 千吨，相比比欧洲诸国（法国、比利时、意大利、德国、波兰、俄罗斯）的消费总量4748千吨还多[4]。在已经发现的金属中， 铝的导电性和导热性居于第四位，仅次于银、铜、金。铜元素在地壳中的含量（即质量分数）为0.01%，而铝的含量却高达8%，而且铝的密度比铜小的多，用铝代铜可以显著降低零部件的重量。因此，以铝代铜的研究和应用不仅具有广泛的前景而且还有深远的意义。在以铝代铜的应用中，铝/ 铜连接是该课题的必经之路[5]。
1.2 铝/铜钎焊材料的研究及应用背景
铝合金由于拥有重量轻、强度高、无磁性、耐腐蚀性能好、成形性好及低温性能好等特点被广泛地应用于各式各样的焊接结构产品中，用铝合金来代替钢板材料的焊接，结构重量大约能减轻50％。所以，铝/铜钎焊除了被广泛的应用于航空、航天和电工等领域，同时也越来越广泛的应用在石油化学等工业［6］。
金属的焊接，按其工艺过程的特点可分为熔焊,压焊和钎焊三大类，每个大类下面又有下所示的分类。
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