雙金屬冷壓焊固相結(jié)合區(qū)原子相互作用的研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、由于對(duì)金屬焊接結(jié)合機(jī)理的探討至今仍建立在熔焊的基礎(chǔ)上,本文通過金屬固相連接的相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果,對(duì)金屬變形能與金屬結(jié)合界面原子相互作用的問題進(jìn)行了探討,進(jìn)一步闡述了金屬冷壓焊的界面固態(tài)結(jié)合機(jī)理。以非熔化焊方法試驗(yàn)結(jié)果為依據(jù),研究金屬焊接原子結(jié)合的物理實(shí)質(zhì),不僅可以豐富材料連接理論研究,也為開發(fā)非熔化焊的材料固相連接方法提供理論基礎(chǔ)。
  本文通過Al/Cu、Cu/Zn冷壓焊接試驗(yàn),對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析得出,固相連接界面均緊密結(jié)合在了一起,

2、線掃描結(jié)果顯示在冷壓連接界面存在著原子的轉(zhuǎn)移,兩金屬原子彼此接觸增多,促進(jìn)了原子間的結(jié)合,使材料緊密連接在一起。通過高分辨電鏡結(jié)果分析可知,Al/Cu焊接接頭在透射電鏡下的組織形貌顯示原始晶粒被拉長,界面處有被擠碎的Al、Cu碎晶相互摻雜咬合在一起,形成了原子間的結(jié)合。
  冷壓焊過程中金屬產(chǎn)生彈性變形及塑性變形,通過金屬的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系,利用變形功法對(duì)金屬的變形功進(jìn)行了相關(guān)計(jì)算,彈性變形相對(duì)塑性變形較小,可以忽略。金屬變形初期,

3、變形相對(duì)容易,隨外力增加,界面處晶格畸變變大,材料內(nèi)部位錯(cuò)增殖并產(chǎn)生交互作用,導(dǎo)致加工硬化,金屬變形抗力增加,變形能增加速率加快。隨著變形的繼續(xù),位錯(cuò)相互抵消作用增強(qiáng),變形功持續(xù)增加,但是增加速率減慢。金屬的變形為金屬原子的結(jié)合提供了能量基礎(chǔ),由試驗(yàn)及計(jì)算結(jié)果可知,由于劇烈的塑性變形,金屬碎晶相互摻雜,原子相互結(jié)合,從而實(shí)現(xiàn)金屬的連接。
  金屬結(jié)合界面能采用模擬方法計(jì)算得到,當(dāng)原子達(dá)到原子間間距時(shí),同種金屬Al、Cu多晶連接晶面

4、的單位面積結(jié)合能分別為3.19J/m2、7.08J/m2;異種金屬Al/Cu、Al/Fe多晶連接晶面的單位面積結(jié)合能分別為4.78J/m2、5.02J/m2。面心立方金屬 Al(111)/Cu(111)是結(jié)合最穩(wěn)定的面,界面間距對(duì)結(jié)合能有重要的影響,對(duì)界面結(jié)合的穩(wěn)定性起著至關(guān)重要的作用。
  固相金屬實(shí)現(xiàn)連接達(dá)到原子間結(jié)合的能量來源于冷壓焊過程中金屬的變形能,冷壓焊過程中外力做功并沒有完全用于材料的變形,金屬連接界面處的結(jié)合能相對(duì)

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