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分类号：TG453 密级：公开学号：119060010江苏科技大学专业硕士学位论文Cu-Cr-Zr合金摩擦焊工艺及接头组织与性能研究学生姓名牛文明指导教师戴安伦副教授江苏科技大学二O一四年六月AThesisSubmittedinFulfillment oftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringStudyonFriction WeldingTechnologyandWeldingJoint Microstructure andProperty ofCu-Cr-ZrAlloySubmittedbyWenmingNiuSupervisedbyProf.AnlunDaiJiangsuUniversityofScienceandTechnologyJune,2014江苏科技大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年月日江苏科技大学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。本人授权江苏科技大学可以将本学位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。本学位论文属于：(1)必威体育官网网址□，在年解密后适用本授权书。(2)不必威体育官网网址□。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月日摘要Cu-Cr-Zr合金是一种时效硬化型高强高导铜合金，具备较高的强度和硬度、良好的耐磨性和优良的导电性能。铜基体中加入少量沉淀强化效果较为剧烈的Cr、Zr合金元素可明显提高其物理、力学性能，尤其是硬度和软化温度大幅提升，因此，Cu-Cr-Zr 合金常被用作汽车工业中的电阻焊电极，用于点焊低碳钢和镀层钢板等。在高温高压环境下Cu-Cr-Zr合金电极头部很容易失效，失效的电极采用熔化焊连接时，较大的热导率使得Cu-Cr-Zr合金的热量迅速从加热表面散失出去，使基体难以与填充金属熔合；更大的流动性使得填充金属很容易流失，导致焊接性较差。连续驱动摩擦焊作为一种高效优质的固态焊接方法，焊接过程不发生熔化，接头为锻造组织，焊接接头强度远大于熔焊和钎焊。因此，研究连续驱动摩擦焊法连接Cu-Cr-Zr合金具有重要的工程应用价值。本文以点焊电极材料Cu-Cr-Zr合金为研究对象，通过真空感应熔炼炉，添加Cr、Zr等合金元素熔炼制得所需成分的铸锭，经过热锻、固溶、冷拔及时效处理加工成所需规格的Cu-Cr-Zr合金棒。采用不同的焊接工艺参数进行Cu-Cr-Zr合金的摩擦焊接，焊后对接头进行不同的热处理工艺。对焊接接头进行显微硬度测试、导电率测试、室温拉伸性能测试，采用金相显微镜、扫描电镜进行微观组织、断口形貌分析，并采用X射线衍射仪分析合金的物相组成以及深冷处理前后合金主要晶面的衍射峰特征值的变化情况。研究结果表明：对接头质量影响最大的因素是一级摩擦时间，其次是顶锻压力，最后是二级摩擦压力，通过正交试验分析得出的最佳焊接工艺参数为：转速1470r/min，一级摩擦时间8s，一级摩擦压力1MPa，二级位移2mm，二级摩擦压力2MPa，顶锻时间5s，顶锻压力5.2MPa；Cu-Cr-Zr合金在最佳工艺参数下经连续驱动摩擦焊接，接头性能相对于母材有所下降，接头抗拉强度由母材的410MPa下降到280MPa，焊缝区的硬度由163HV降为93.27HV，接头发生软化的主要原因包括两方面，一方面是因为接头的组织形貌发生变化使其位错密度下降，另一方面是由于合金强化相粒子的固溶造成的；接头的导电率也由79.31%IACS下降到58.61%IACS，降低的原因主要是强化相粒子的溶解。对接头进行不同时效温度不同时效时间的热处理试验后，研究发现，Cu-Cr-Zr合金接头的最佳焊后时效热处理工艺为：460℃时效3h，空冷，接头性能整体提升，硬度提高到153.01HV，导电率为77.41%IACS，抗拉强度上升到373MPa；再对460℃×3h时效后的接头进行4h深冷处理，其X射线衍射峰的半高宽随着深冷处理时间的延长发生I了不同程度宽化，且半高宽宽化后的接头性能明显升高，硬度提高到160.38HV，导电率达到78.55%IACS，抗拉强度升为407.08MPa，非常接近母材水平。关键词：Cu-Cr-Zr合金；连续驱动摩擦焊；强化相粒子；时效热处理；深冷处理IIAbstractCu-Cr-Zralloyisakindofagings