毕业设计（论文）题 目：铜铝异种材料的搅拌摩擦焊组织性能研究学 院： 航空制造工程学院专业名称： 焊接技术与工程班级学号： 学生姓名： 指导教师： 邢丽二O一三年 六 月 学士学位论文原创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师的指导下独立完成的研究成果除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担作者签名： 日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅本人授权南昌航空大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文 作者签名： 日期：导师签名： 日期：铜铝异种材料的搅拌摩擦焊组织性能研究学生姓名：李旭阳 班级：090341指导老师：邢丽摘要：铜由于具有导电性好、导热率高等一系列优点而被广泛应用于电力行业中，但其资源匮乏；铝合金的密度小导电性和导热性仅次于铜，在地壳中的含量远高于铜，所以研究铜铝焊接不仅能够发挥铜铝各自的优点还能减轻由于铜资源缺乏带来的压力。
本论文选用形状为圆柱形的搅拌头对5mm厚T2紫铜与2.6mm厚LY12铝合金进行搅拌摩擦焊搭接试验，通过观察焊缝横截面宏观形貌及微观组织、分析接头的力学性能，来研究焊接工艺参数对焊缝塑性金属组织性能的影响研究结果表明：在用圆柱形搅拌头对5mm厚的铜板和2.6mm厚铝板进行铝在上铜在下的搭接焊时,旋转速度为750r/min，焊接速度为60mm/min的工艺参数焊缝成型良好，缺陷较少，力学性能较高由于在铜/铝熔合区可能有金属间化合物如Cu9Al14等存在，所以在铜铝交界处的硬度波动比较大并且高于母材硬度，焊接缺陷较少的接头在拉伸时容易发生正断，断裂多发生在热影响区靠近铝侧铜侧和铝侧均为典型的再结晶组织，热影响区处铜侧晶粒发生变形，较粗大并可以明显观察到有条状铝的分布，而在铝侧并未观察到铜的存在焊核区处均是细小的等轴晶粒，晶粒比母材晶粒略小关键词：FSW 组织形貌 工艺参数 力学性能指导老师签名： Microstructures and properties analysis of dissimilar metal in the FSW copper to aluminum alloyStudent name: Li Xu Yang Class: 090341Supervisor:Xing LiAbstract: Since copper has good conductivity, high thermal conductivity and a series of advantages and is widely used in the power industry, but its lack of resource, low density aluminum alloy electrical conductivity and thermal conductivity second only to copper content in the crust is much higher than copper therefore, copper and aluminum welding of copper and aluminum not only be able to play their respective advantage but also reduce the pressure caused by the lack of copper resources. the paper used for the cylindrical shape of the mixing head with 2. 5mm T2 copper and 6mm LY12 aluminum alloy friction stir welded lap test, by observing the cross section of the weld macrostructure and microstructure, mechanical properties of the joint to study of welding parameters on weld metal microstructure and properties of the plastic.The results show that: Post on 5mm copper and 2.6mm aluminum plate with cylindrical mixing head, aluminum and copper on the next lap welding Select the rotation speed is 750r/min,welding speed of 60mm/min process parameters better.Since the copper/aluminum metal fusion area there so other compounds such as Cu9Al14 copper/aluminum fusion zone hardness relatively large fluctuations and lower than the base material; hardness in tension copper/aluminum fusion zone prone to brittle fracture, fracture occurred in the heat affected zone near the aluminum side.Copper and aluminum side are typical recrystallized structure of the heat affected zone is deformed grains, coarse, copper grains become coarse side, and there is twinned. The side of the copper strips can be clearly observed the distribution of the aluminum, and the aluminum side not observed the presence of copper. At the weld nugget zone are fine equiaxed grains, grains smaller than the base metal grains.Keyword: FSW Morphology Process parameters Mechanical propertiesSignature of Supervisor: 南昌航空大学学士学位论文目 录1 绪论 11.1 选题依据、目的和意义 11.2 国内外研究现状 21.2.1 铜/铝传统焊接方法 21.2.2 搅拌摩擦焊的原理 31.2.3 异种铝合金的搅拌摩擦焊 41.2.4 铝/镁搅拌摩擦焊 41.2.5 铝/钛搅拌摩擦焊 51.2.6 铜/铝搅拌摩擦焊 51.3 研究内容 92 实验条件与方法 102.1 实验设备 102.2 实验条件 102.3 试验方法 112.3.1 焊接方法与试验工艺参数 112.3.2 金相试样制备 122.3.3 拉伸试样制备 123 实验结果与分析 133.1 铜/铝搭接接头工艺组织分析 133.1.1 工艺参数对焊缝横截面成型的分析 133.1.2 铜/铝搭接接头显微组织分析 153.2 铜/铝搭接接头力学性能分析 163.2.1 铜/铝搭接接头显微硬度分析 163.2.2 铜/铝搭接接头的拉伸性能 184 结论 21参考文献 22致 谢 24南昌航空大学学士学位论文1 绪论1.1选题依据、目的和意义根据中国矿业联合会的研究，铜属于严重短缺的9种矿产之一[1]，在地壳中含量约为0.01%。
T2紫铜是一种重要的有色金属，它具有极好的导电性、导热性、良好的常温和低温塑性及耐腐蚀性，因而在工业尤其是电力行业中被广泛应用[2]，但其资源的短缺性和价格居高不下促使科研工作者们寻找其替代品铝合金由于具有比强度高，热稳定性好，普通环境下耐腐蚀性及机械加工性能优越，导电性仅次于铜而且矿产资源丰富在地壳中含量高达8%等一系列优点，一直以来在汽车制造、航空航天、容器、船舶等领域具有相当广泛的应用，被公认为理想的轻量化材料铝合金与铜有很多相似处，在工业中以铝代铜不仅能过发挥各自的优点降低成本还能够缓解由于铜短缺而带来的压力，所以研究铜/铝连接具有深远的意义由于铜和铝的物理和化学性能差异较大，铝的密度只有铜的三分之一而且表面极易被氧化，形成熔点高达2050℃的Al2O3氧化膜，所以在铜/铝焊接中会出现热裂倾向大、气孔严重、接头性能下降等焊接缺陷目前铜/铝焊接的传统方法有熔焊、压焊、钎焊等，与传统焊接方法相比搅拌摩擦焊在焊接过程中不需要添加保护气体和焊丝，而且还具有无烟尘、无飞溅、焊后接头晶粒细小、残余应力小和变形小等优点[3]焊接时金属不发生熔化，从而能避免产生气孔、裂纹等缺陷，在异种材料连接的方面具有独特的优势。
但进行铜/铝焊接时也存在着如产生金属间化合物导致接头力学性能下降和容易产生孔洞等问题目前国内外对铜/铝异种金属的搅拌摩擦焊接头性能组织的研究较少，取得的进展并不大本课题主要是选取轴肩为12mm，搅拌针直径为4mm，长为2.6mm的圆柱形搅拌头采用不同的旋转速度和焊接速度来研究5mm厚的T2紫铜和2.6mm厚的LY12铝合金的搅拌摩擦焊搭接接头的组织性能，为进一步研究铜/铝异种材料接头的组织性能及搅拌摩擦焊在异种材料焊接中工艺参数的选择奠定了基础，对搅拌摩擦焊技术的应用和推广具有重大的理论和工程意义1.2国内外研究现状1.2.1 铜/铝传统焊接方法（1）铜/铝压焊铜与铝具有良好的塑性，铝的压缩率可达60%～80%，铜可达80%～90%，因此采用压焊方法可得到质量优异的铜/铝接头在压焊过程中采用铜/铝过渡接头，可避开铜与铝熔焊存在的问题，将异种金属的焊接转变为铝与铝、铜与铜之间同种金属的焊接与熔焊相比，压焊工艺简单，更易得到理想的焊接接头室温下进行的压焊称为冷压焊；高于室温100～300℃的压焊。