薄壁銅鋁合金鋁管電阻壓力焊界面的微觀結(jié)構(gòu)及耐腐蝕性能研究

2016-06-28 點擊數(shù)：1734

銅具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱和耐腐蝕性能,在制冷行業(yè)中起著重要作用,但隨著近年來銅價的攀升和銅資源的短缺,尋找銅的替代材料成為一種迫切需求。鋁的密度小,具有優(yōu)良的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能,資源較豐富,可以成為銅的很好的替代材料。但銅管在一些制冷管路構(gòu)件中仍是不可替代的,這就帶來了銅鋁管的連接問題。由于銅鋁屬于異種金屬,焊接過程中易形成脆性相,影響接頭性能。因此,焊接問題成為阻礙銅鋁管應(yīng)用的一個很大問題。青島海青機械廠與中國海洋大學(xué)共同研發(fā)的插接式薄壁銅鋁管電阻壓焊技術(shù),采用多種創(chuàng)新技術(shù),很好的解決了薄壁銅鋁管焊接問題。本文采用SEM、TEM、金相顯微鏡等儀器設(shè)備對此項技術(shù)焊接的銅鋁連接管的界面組織及界面特征進(jìn)行了研究,目的是了解銅鋁焊接界面的微觀結(jié)構(gòu)及其產(chǎn)生原因,分析微觀結(jié)構(gòu)對性能可能存在的影響,希望找出銅鋁連接管性能與焊接工藝的聯(lián)系,從而優(yōu)化銅鋁連接管焊接的工藝,提高電阻壓焊焊接接頭的質(zhì)量。同時對銅鋁連接管進(jìn)行了中性鹽霧腐蝕試驗,研究了銅鋁連接管的腐蝕狀況,從而得出銅鋁連接管在海洋大氣下的耐腐蝕能力。研究結(jié)果表明: 1、銅鋁連接管界面位于靠近外表面焊縫5mm區(qū)域范圍內(nèi)結(jié)合強度高,不容易撕裂;而在外表面焊縫5mm區(qū)域范圍之外的一段銅鋁管連接處,界面過渡層較寬,結(jié)合強度不高,容易撕裂,而且還存在氣孔等缺陷。銅鋁兩側(cè)發(fā)生了原子的互擴散,且銅原子向鋁側(cè)擴散的深度比鋁原子向銅側(cè)擴散的深度要大。銅鋁連接管較窄界面主要由(按從銅層到鋁層的順序)鋁在銅中的固溶體、CuAl薄層、CuAl_2柱狀晶層和銅在鋁中的固溶體構(gòu)成,較寬界面主要由鋁在銅中的固溶體、CuAl薄層、CuAl_2柱狀晶層、α相與CuAl_2共晶組織和銅在鋁中的固溶體構(gòu)成。 2、電阻壓焊銅鋁管界面形貌的形成可能與溫度梯度與成分過冷兩者的作用有關(guān); CuAl_2相、CuAl相及共晶組織(α+θ)的生成與包晶反應(yīng)和共晶反應(yīng)有關(guān)系;分析得出柱狀晶與共晶的細(xì)化可能與施加的焊接工藝有關(guān),細(xì)化的柱狀晶對接頭的強度有提高作用,但厚度不可太大。共晶組織脆性大,要盡量避免其生成,所以應(yīng)調(diào)整工藝參數(shù)以減少共晶組織的產(chǎn)生,從而優(yōu)化接頭質(zhì)量。 3、中性鹽霧試驗表明在海洋性大氣環(huán)境下,鋁管表面發(fā)生點蝕,銅管表面產(chǎn)生綠色和白色腐蝕產(chǎn)物,接頭焊縫處產(chǎn)生白色腐蝕產(chǎn)物且鋁腐蝕嚴(yán)重,甚至產(chǎn)生粉化現(xiàn)象。能譜測試結(jié)果表明腐蝕產(chǎn)物可能含有CuCl_2·3Cu(OH)_2,CuCl_2·3Cu(OH)_2和Al(OH)_3構(gòu)成的復(fù)合膜及Al(OH)_3(三羥鋁石)和Na_2O·xAl_2O_3的混合物。

上一條 6063大口徑無縫鋁管擠壓成形...

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