论文部分内容阅读
Cu-Cr-Zr合金以其高强高导的优异性能，成为新一代舰用电机转子导条与端环的首选材料。但是现有的常规熔焊方法易出现气孔、未焊合、裂纹等焊缝缺陷，以及焊缝接头力学性能和电学性能下降严重，而且难以进行大厚度焊接，这将严重的制约着高强高导铜合金相关产品的升级与快速发展。本文针对某新型舰用电机转子焊接工艺难，对Cu-Cr-Zr合金进行搅拌摩擦焊研究，以及为改善焊缝性能，进行了焊后热处理工艺研究。 本文采用有限元分析软件ANSYS13.0仿真Cu-Cr-Zr合金搅拌摩擦焊三维稳态传热模型。仿真结果表明，焊接高温区分布在搅拌工具四周，最高温度达1220K，并且搅拌工具前进侧与后端温度分别高于返回侧与前端温度。通过对比分析加喷水冷却工艺的Cu-Cr-Zr合金搅拌摩擦焊温度场结果，得出焊接过程中加喷水冷却能有效地控制焊接高温热(最高温度降为1060K)以及缩小焊接高温区范围，因而可以有效地减小高温焊接热对焊缝及母材的固溶软化作用。对Cu-Cr-Zr合金采用加喷水冷却的搅拌摩擦焊技术，并分析焊后性能与组织。结果表明，焊缝接头性能下降严重:抗拉强度264.3MPa，降为母材的59％;屈服强度130.45MPa，降为母材的40.8％;显微硬度为71HV，仅为母材的50％;电导率为40％IACS，降为母材的67％左右。焊接高温热使得焊缝组织中大量弥散强化的沉淀相消失，固溶回到Cu基体中，致使焊后性能大幅下降。最后对焊缝进行425℃、450℃、475℃、500℃、525℃五组温度热处理，综合比较得出热处理温度为475℃为较好:抗拉强度303.8MPa，增幅达15％;屈服强度190.55MPa，增幅达46％;显微硬度110-120HV，增幅达70％，电导率由原来焊缝均值40％IACS电导率提高到60-70％IACS。热处理后，基体过饱和固溶体大量析出沉淀相，沉淀相弥散分布能有效改善组织性能。因此Cu-Cr-Zr合金的搅拌摩擦焊及焊后热处理工艺是可行有效的，对合理制定舰用电机转子焊接工艺具有重要指导意义。