CuAl异种材料的感应加热焊接及其工艺研究

王冰+刘平+刘新宽+王子延+王艳艳+陈小红+刘小稚

摘要： 利用感应加热原理，使用功率为0～60 kW且连续可调的高频感应加热设备，完成CuAl合金板材的焊接，研究焊接件的界面形貌、元素分布及界面物相分析.分析加热电流和加热时间对界面形貌和结合强度的影响.采用ZWICKZ050电子万能材料试验机测试界面结合强度，采用扫描电子显微镜和偏光显微镜观察界面形貌，用X射线衍射仪进行物相分析.结果表明：界面中间化合物主要为Al2Cu，Cu9Al4和CuAl相，其中Cu侧主要是Cu9Al4和CuAl相，Al侧主要是Al2Cu相；随着加热电流的增大或加热时间的延长，CuAl界面结合层由不平整变为平整，且宽度逐渐增大，同时CuAl界面结合强度先增大后减小.感应加热焊接试样界面结合强度可达53 MPa，结合良好.

关键词： CuAl异种材料； 感应加热； 焊接； 结合层； 结合强度

中图分类号： TG 456.9 文献标志码： A

随着现代工业的发展，单一的Cu或Al金属零件已难以满足产品需求[1].CuAl复合材料不仅具有Cu的导电性好、导热率高、易钎焊、接触电阻低和外表美观等特点，还具有Al的质轻、耐蚀、经济等优点.以Al代替部分Cu，开发CuAl复合材料，可节约Cu资源，与此同时，还可使材料获得人们所需要的特性[2-6].因此，Cu和Al异质金属的连接引起人们的广泛重视.

Cu与Al在物理性能方面存在较大的差异，特别是熔点相差424 ℃，线膨胀系数相差40%以上，导电率相差70%以上.其中Al与O易形成Al2O3氧化膜，熔点高达2 050 ℃；而Cu与O以及Pb，Bi，S等杂质易形成多种低熔点共晶组织.这些都给Cu，Al的焊接带来了一定的困难[7-8].此外，Cu和Al都是……