颁布功夫：2020-11-23点击：4389
无氧铜(OFC)作为一种高纯度铜资料 ，有着极好的导热、导电性和优良的耐蚀、加工、焊接性 ；谕诟鞲隽煊蛑械目矸豪 ，其焊接机能越来越受到关注。
但是 ，铜在焊接过程中会出现以下几种问题：
1.焊缝难熔合 ，成形差 ；
2.容易发生焊接变形 ，热裂偏差大 ；
3.热输入量大导致晶粒粗壮 ，焊接接头机能降落。
解决步骤：电子束焊接热效能高、能量集钟注热输入量幼 ，使得焊缝金属冷却快 ，能有效预防晶粒粗壮。
近年来 ，有学者针对铜及铜合金与异种金属的焊接机能进行了一些钻研 ，重要焊接方式有搅拌摩擦焊、激光焊、氩弧焊、钎焊等 ，而关于无氧铜电子束焊接的钻研较少。为此 ，笔者拔取了合理的电子束焊接工艺 ，钻研了大厚度无氧铜板材焊接接头的显微组织和力学机能 ，为铜及铜合金的电子束焊接利用提供参考凭据。
一、试样造备与试验步骤
试验资料：
商标为TU１的国产退火态无氧铜板 ，化学成分(质量分数％)为：99.97Cu＋Ag ，0.002P ，0.004Fe ，0.003Pb ，0.003Zn ，0.002O ，0.004S。
试验设备：
高压真空电子束焊机ZD150-15A、Leica DM6000M光学显微镜、DMH-2显微硬度计、Zeiss Supra 55扫描电镜、日本岛津AG-100kNG电子全能试验机
工艺方式：临界穿透焊 ，焊接参数为加快
使用尺度：
GB/T 228.1-2010《金属资料 拉伸试验 第１部门：室温试验步骤》
二、试验了局与会商
1.显微组织
由图1可见无氧铜厚板焊接接头横截面表表描摹优良 ，无显著缺点。焊缝为深宽比很大的钉形焊缝 ，***大宽度约为1mm。焊缝与母材组织分界显著 ，而焊缝两侧扰装响区很窄与母材分界不显著。
由图2可见 ，母材为单相α-Cu组织 ，由于铜的层错能较低 ，导致晶内天生大量退火孪晶 ；焊缝熔池在凝固过程中形成了大量等轴晶粒 ；扰装响区受焊接扰装响 ，越靠近母材 ，过冷度和冷却速度越幼 ，导致晶粒粗化长大 ，焊缝与母材的显微组织同为α-Cu相。
由图3可见 ，随着与焊缝上表表距离的增大 ，焊缝等轴晶晶粒尺寸逐步减幼。
2.显微硬度
由图4可知 ，3个地位的硬度均在50~60HV0.025。对于统一地位的焊接接头来说 ，硬度在焊缝、扰装响区和母材处没有显著区别 ；对于上、钟注下3个地位的接头来说 ，组织晶粒尺寸分歧没有给资料的显微硬度带来显著差距 ，即上、钟注下3个地位抵抗部门变形能力一样。无氧铜纯度很高 ，焊接过程中 ，熔池内表险些没有成分差距 ，凝固时不发生相变 ，因而焊缝内表的晶体结构一样。固然焊缝上、下部位显微组织的晶粒尺寸相差较大 ，但测得资料的显微硬度没有太大变动。
3. 拉伸机能
由表1可见 ，电子束焊接接头的抗拉强度稍低于母材的 ，约为母材的97% ，屈服强度则与母材的相当。对比母材与接头的断后伸长率和断面收缩率 ，可知接头的断后伸长率相迸宗母材的稍有降落 ，而断面收缩率险些一致 ，注明焊接接头塑性无显著降低 ，在使用要求领域内。
图5所示为焊接接头别离断于母材与焊缝的断口纵截面显微组织描摹？杉覆亩狭亚 ，晶粒被拉长呈纤维状 ，晶内出现大量裂纹 ；焊缝断裂前 ，断口处部门等轴晶粒没有较大变形 ，注明等轴晶粒的塑性变形能力不如母材的 ，这也诠氏缢焊接接头均匀断后伸长率相比母材的稍有降落的原因。
图6为母材和焊接接头拉伸断口扫描电镜微观描摹 ，可见无氧铜母材与焊接接头光滑试样的拉伸断裂均为韧性断裂 ，并发生显著颈缩 ，断口表形呈杯锥状 ，准与主应力成45°。母材断口表表较为平坦 ，大量等轴韧窝在表表均匀散布。断口侧面出现大量蛇行滑动花腔 ，这是拉伸开动时多个滑移系交互作用的了局。焊缝断口表表较为凹凸不平 ，韧窝散布不均匀 ，部门有剪切形成的拉长韧窝。
三、结论
1.电子束焊接能量集钟注热输入量幼 ，且无氧铜导热率高 ，因而焊接接头焊缝狭幼且表表无显著缺点。焊缝区显微组织为αＧC铸态等轴组织 ，母材显微组织为αＧCu退火孪晶组织 ，扰装响区显微组织为母材晶粒粗长大的组织 ，且与母材的区别不显著。
2.无氧铜焊接接头从焊缝到母材 ，显微硬度没有发生显著变动 ，注明焊缝和母材抵微区变形的能力相当。
3.无氧铜焊接接头经室温拉伸发生显著塑性变形 ，在母材和焊缝处均有断裂 ，其抗拉强度和塑性与母材的相当。
起源：《理化检验-物理分册》微信公家号 选自：《理化检验-物理分册》 Vol.54 2018.3作者：丁寻 ，助理工程师 ，中国航空造作技术钻研院
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