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Al_2O_3弥散铜/T2铜真空扩散焊研究

梁欢  
【摘要】:Al_2O_3弥散强化铜软化温度高达930℃,抗拉强度可达600MPa以上,电导率最高可达86.49%IACS,使用寿命为铬锆铜合金电极的4~10倍。以Al_2O_3弥散强化铜合金替代铬锆铜电极,与T2铜用扩散焊方法连接在一起制成复合构件,不仅能提高工效,而且能节约大量能源。 本文采用真空扩散连接工艺,对Al_2O_3弥散强化铜/T2铜的连接进行了试验研究。用金相显微镜和扫描电镜分析了Al_2O_3弥散强化铜/T2铜扩散界面组织结构,研究了工艺参数对界面结合状态和组织结构的影响。观察接头界面组织可分为靠近T2铜侧的I区和焊缝中心区的II区以及靠近Al_2O_3弥散铜侧的III区。加热温度越高,Al_2O_3弥散铜/T2铜接头界面过渡区的宽度越大,界面过渡区组织越粗化。采用能谱分析界面结构成份组成以及元素分布情况,结果表明,接头界面I区为Cu(Ti)固溶体和少量Cu-Ti化合物,II区主要为Cu-Ti化合物,III区为Cu(Ti)固溶体和Cu-Ti化合物以及极少量Ti-Al化合物。界面区Al_2O_3弥散铜侧和T2铜侧Ti元素都有聚集。 通过正交结果判断各因素对Al_2O_3弥散铜/T2铜固相扩散连接接头拉伸强度影响的主次关系为:扩散温度压力保温时间,即扩散温度是最重要的影响因素,其次是压力,影响最小的因素是保温时间。正交试验结果表明:最优的工艺参数方案是5号:焊接温度为550℃,保温时间为3h,压强为25MPa,观察在此参数下的Al_2O_3弥散铜/T2铜接头微观组织形貌,连接界面连续性非常好,基本不存在孔洞,接头冶金结合也最好,所得组织致密均匀。 本文对Al_2O_3弥散强化铜/T2铜扩散连接界面结构、界面反应机理、界面断裂等进行了研究,该研究工作为Al_2O_3弥散强化铜/T2铜的推广应用提供了试验依据和理论基础,为Al_2O_3弥散强化铜/T2铜扩散连接提供了研究思路。


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