铝铜爆炸复合板搅拌摩擦加工界面组织调控研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

一、课题研究背景铜及铜合金具有优良的导电导热性和延展性，且加工性能良好，在石油石化、船舶、通信和电力系统等领域中得到了广泛应用[1].铝及其合金具有优良的耐腐蚀性、更低的密度、高的比强度及较好的韧性和加工性能，在航空航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用[2].在科学技术高速发展的今天，这些单金属或合金已经很难满足工业生产要求.铜铝双金属复合结构兼具两者的优点，展现出广阔的应用前景[3].目前，铜铝复合结构的加工方法主要有轧制复合[4]、表面喷涂[5]、挤压拉拔[6]、真空钎焊[7]等方法.由铜铝二元相图可知，铜和铝之间的互溶性很小，物理化学性能相差很大，容易形成多种金属间化合物，这些金属间化合物会降低铜铝复合结构的导电性，并且可能造成使用服役过程中形成裂纹并导致断裂破坏.爆炸焊是利用炸药爆炸产生的巨大能量，在微秒级时间内使2块金属板在碰撞点产生很大的应变速率和很高的压力，从而实现同种或异种金属的焊接方法[8].利用爆炸焊接铜铝复合板，不仅可以实现大面积铜铝双金属板材之间的连接，而且可以极大地减少硬脆性金属间化合物的形成.二、选题依据现代机器制造业向轻量化发展，保证设备可靠性的同时，要做到降低金属材料的消耗量，节约成本[9].铜及铜合金导电率高、导热性好、耐腐蚀、加工成形性好等特点，广泛应用于电气、电子、化工、食品、动力及交通等工业部门，但铜在地壳中的含量（质量分数）仅为 0.01%，属于稀缺金属，国内每年需要进口大量铜材[10-11].相比铜及其合金，铝合金具有密度低、耐腐蚀、强度高、热导率和电导率较好等特点而发展迅速，用量仅次于钢铁材料，成为第二大金属材料，广泛应用于航空、造船、高速列车、核工业和汽车等工业部门，与国民建设和国防建设息息相关，铝在地壳中的含量高达 8%，密度比铜小得多，很多性能接近铜，在部分结构中可以用铝合金代替铜，来减轻构件的重量.但是铝合金电阻率大于铜，大约是铜电阻率的 1.5 倍，有些不能用铝合金全部代替铜.为了充分利用 al、cu 及其合金各自的优异性能，铝/铜复合接头的应用越来越广泛，因此对铝/铜复合接头的制备与研究具有广泛的前景和深远的意义[12，13].三、国内外研究现状金属间化合物的形成.现有的文献对铜铝爆炸焊接的研究多集中在焊接速度、微观结构与组织界面的研究[14-17]严铿[17]等人，研究了 4mm 厚 5a05/t2 搅拌摩擦焊接头组织特点。

分析得出，当焊接参数为 1100r/min、1~3mm/s 时，焊核区组织发生动态再结晶，呈流线型分布，5a05 铝合金向 cu 侧扩散程度较大，是 cu 向 5a05 铝合金扩散程度的两倍。

王希靖[18]对 al/cu 异种材料 fsw 进行研究，发现：al 在前进侧，可以得到成型良好的 al/cu 复合接头，并且在焊核区铝、铜相互混合，过渡带厚度为 1~10μm，出现 al2cu、al4cu9 金属间化合物。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

2．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：一、本课题要研究或解决的问题：①．确定2025铝合金与T2紫铜复合板的焊接性的优良；②．确定2025铝合金与T2紫铜复合板的搅拌摩擦焊的焊接速度对生成组织及分布的影响；③．检测脆硬相及金属间化合物的存在，对其危害性进行排名；④．对接头进行一系列力学性能分析，确定材料可靠性。

二、采用的研究手段：①．通过文献检索法收集资料，比如：近几年关于铝铜复合板的焊接研究；②．通过实地考察，了解该摩擦焊接在工程设备上的具体应用与失效分析； ③. 进行一系列实验探究其金相与力学性能并得出一般性结论。