超声-感应复合钎焊Cu/Al管材工艺及接头性能研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着现代技术的进步，航天、航空、汽车、电子、电器等行业的飞速发展，铜铝材料应用日益广泛，cu比al的导电性和导热性要好，但由于cu材料的成本比al材料高，同时cu的密度较al大，耐腐蚀性能也逊于al，因此，将cu和al连接形成复合结构来发挥二者各自的优势正成为工业材料的发展趋势，从目前工业降低成本同时获取更高性能的角度来看cu和al材料连接形成的复合结构将产生巨大的经济效益。

本次科研选题为超声-感应复合钎焊cu/al管材工艺及接头性能研究，是在现有研究成果的基础上来研究cu/al管材的钎焊工艺。cu/al管材钎焊接头的研制使al管可以代替工业应用的部分cu管。例如，空调冰箱的冷凝管，电脑散热器等，部分结构上甚至可以代替90%的铜管，从产品生产的数量来计算可以减少大量的相关成本，从而降低企业的生产成本为企业带来效益。

目前电子产品、家电行业规模逐步扩大，工业上cu/al管连接应用广泛，高强度的铜铝管接头的需求增大，这就要求铜铝接头具有高强度、高焊合率、强耐腐蚀性。

2. 研究的基本内容与方案

目前Cu/Al异质金属平板连接问题已经很好的解决，采用Zn-3Al钎料合金，低温超声波辅助液相钎焊已经取得了良好的效果，取得的Cu/Al焊接接头性能优良，获得的Cu/Al接头具有高强度、高焊合率和强耐腐蚀性。此次课题研究在此基础上研究超声-感应复合钎焊Cu/Al管接头的工艺，并对接头性能进行测试，工艺上采用超声波感应钎焊工艺，采用Al-Zn合金作为钎料，无钎剂钎焊的方法进行焊接。工艺因素涵盖超声波的频率和超声波钎焊机的功率、超声波压头的压力、焊接时超声波机的震动时间、钎焊的温度、加热速度和冷却速度、钎料合金的种类、钎料层厚度、铜铝管材厚度及直径和嵌入深度，同时要设计焊接夹具。

本次研究的目标是获得一种采用超声波感应钎焊铜铝管的一种工艺方法，在此工艺下获得的铜铝管接头应具有强度高，密封性好，耐腐蚀性强的特点，同时使得工艺方法相较于其他铜铝管的焊接方法更加容易操作，成本更低，并对接头的工艺性能进行测试和研究。

本次课题研究拟采用的技术方案及措施。将购买的铜铝管材料表面打磨，采用Zn-3Al的钎料合金，钎料形状为片状钎料卷成环套在铜管上，将铜管嵌入铝管之中，使用焊接夹具将管材夹持稳定，将超声波机头加载在焊接接头处，使用感应加热设备将铜铝管焊接接头加热至400-440度，在此温度下通过超声波钎焊机产生的相应频率和功率的超声波，加载在铜铝管的接头上进行钎焊，超声震动时间在2s到16s之间变化，通过控制变量法来获得不同条件下钎焊的铜铝管的接头。将获取的铜铝管接头进行力学测试、密封性测试、腐蚀性测试，对比测试的结果分析论证获得最好的工艺方案，并分析接头性能和形成机理。

3. 研究计划与安排

2月份进行查阅资料阅读文献完成开题报告和英文文献的翻译。

3月份完成实验方案设计，进入实验室开始做实验，制备铜铝管钎焊接头，磨金相获取金相接头的图片，对接头显微组织进行分析。

4月份将获取的铜铝管接头进行力学测试，密封性测试，腐蚀性测试，获取测试数据。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]xiao y, ji h, li m, et al. ultrasound-assisted brazing of cu/al dissimilarmetals using a zn–3al filler metal[j]. materials design, 2013, 52:740-747.

[2]xiaoy, ji h, li m, et al. microstructure and joint properties of ultrasonicallybrazed al alloy joints using a zn–al hypereutectic filler metal[j]. materials design, 2013, 47: 717-724.

[3]fengj, songbai x, wei d. reliability studies of cu/al joints brazed with zn–al–cefiller metals[j]. materials design, 2012, 42: 156-163 .