[发明专利]一种提高Al-Cu异质金属搅拌摩擦焊对接接头质量的方法

说明书

本发明公开了一种提高Al‑Cu异质金属搅拌摩擦焊对接接头质量的方法，具体为先将用于焊接的铝焊件和铜焊件的对接边的边缘加工成相互咬合的锯齿边，之后将两侧的焊件沿锯齿边进行对接，之后进行搅拌摩擦焊接。本发明不仅处理方法简单，只需简单的机械加工，成本低廉；而且能显著改善Al‑Cu异质金属搅拌摩擦焊的焊缝成型，通过提高Al‑Cu异质金属在焊接过程中的金属混合度和塑性流动行为；同时通过增加Al‑Cu焊接界面面积，增加接头承载能力，改变了脆性IMC沿界面的分布状态，显著提高接头的力学性能。

技术领域

本发明属于异质金属搅拌摩擦焊领域，具体涉及一种提高Al-Cu异质金属搅拌摩擦焊对接接头质量的方法。

背景技术

FSW技术是由英国焊接研究所（TWI）于1991年发明的一种固相焊接技术。FSW除了焊接铝合金、镁合金、铜合金、钛合金等展示出了极大的优势,对于异种金属的焊接相比其它方法具有更大的优势。Al-Cu异质焊接接头在电力电子和汽车工程领域有广阔的应用前景，但Al-Cu的焊接目前还有极大的技术难题尚未解决，如焊接成型差、焊接过程搅拌头严重粘黏铝导致焊接过程无法继续、接头强度低和基本无延伸率、拉伸断裂沿IMC界面等。基于上述问题Al-Cu异质接头目前还未工程化应用。

目前，为了提升Al-Cu异种金属FSW接头的焊接质量，国内外研究者展开了大量的研究工作，研究了以下工艺方法，例如：增加阻隔层[Liu H J, Shen J J, Xie S, et al.Weld appearance and microstructural characteristics of friction stir buttbarrier welded joints of aluminium alloy to copper[J]. Science and Technologyof Welding and Joining, 2013, 17(2):104-110.]、焊后随动滚压改善组织[CN106181020 A]、铜侧加外热源[赵鹏程等. 外加热源对铝-铜搅拌摩擦焊对接的影响[J].焊接学报, 2017, 38(6):69-72.]、双道次搅拌摩擦焊[金玉花等. 双道次搅拌摩擦焊后Cu-Al接头的成型及界面组织[J]. 兰州理工大学学报, 2017, 43(4):28-32.]、搅拌头偏置[Galvão I, Loureiro A, Verdera D, et al. Influence of Tool Offsetting onthe Structure and Morphology of Dissimilar Aluminum to Copper Friction-StirWelds[J]. Metallurgical Materials Transactions A, 2012, 43(13):5096-5105.]等均未明显改善Al-Cu异质金属搅拌摩擦焊接头的焊接质量，特别是接头的机械性能没有明显的改善。因此本发明提供了一种提高Al-Cu异质金属搅拌摩擦焊对接接头质量的方法。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种提高Al-Cu异质金属搅拌摩擦焊对接接头质量的方法。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种提高Al-Cu异质金属搅拌摩擦焊对接接头质量的方法，包括以下步骤：

1）将用于焊接的铝焊件和铜焊件的对接边的边缘加工成相互咬合的锯齿边，所述的锯齿边在对接面上沿着焊缝法线方向、并沿焊接长度方向阵列分布；

2）将两侧的焊件沿锯齿边进行对接，对接后俯视焊缝长度方向锯齿边可见，之后进行搅拌摩擦焊接。

作为本发明的进一步改进，所加工的锯齿边的锯齿形状为三角形、梯形或者曲线圆的任意一种。

作为本发明的进一步改进，两侧的锯齿边相互咬合后，任意位置的锯齿间间隙小于或等于0.3mm。

作为本发明的进一步改进，所制作的锯齿宽度为焊件厚度的1/3~1/2。