表面状态对超弹性铍青铜薄片微电阻点焊接头性能的影响

摘要

本文采用微电阻点焊方法，对0.2mm厚铍青铜薄片进行了焊接试验，研究并分析了材料热处理状态对接头力学性能和组织性能以及接头断裂特征的影响，同时采用添加镍中间层的办法提升接头质量，并分析了镍中间层对接头形成过程影响。最后结合热处理状态和中间层探究表面状态对微电阻点焊接头性能的影响规律。
　　研究结果表明：在相同工艺参数下，时效态接头熔核尺寸和力学性能整体高于固溶态接头。在焊接热作用下，时效态接头熔核区硬度整体低于母材，固溶态接头熔核区硬度高于母材。时效态接头由熔核中心区的均匀等轴晶和热影响区的等轴枝晶和柱状枝晶组成，熔核底部晶粒垂直于电极端面方向生长。固溶态接头由较粗大的等轴枝晶和柱状枝晶交错组成，热影响区靠近熔合线区晶粒较小，远离熔合线靠近母材区域晶粒较粗大，熔核底部晶粒生长方向各异。铍青铜接头在拉剪试验中有沿结合面表面断裂、沿结合面中心断裂和纽扣断裂三种断裂机制，断裂机制受熔核尺寸影响。
　　含镍层接头组织由等轴枝晶和柱状枝晶交错组成，熔核中心贯穿着未完全熔化的镍层，镍层与铜熔核之间形成宽度不均匀的Cu-Ni固溶体带层。镍中间层改变了接头形成机理，含镍层接头形成过程经历了润湿铺展、元素扩散、反应层长大三个阶段，最后熔化金属凝固形成接头，此时接头由铜侧熔核、中间反应层及未熔化镍层三部分组成，接头强度高于不含镍层接头。
　　焊前热处理改变了铍青铜薄片的表面硬度，时效态接头接触电阻高于固溶态，焊后时效态接头性能优于固溶态；预置镍中间层时，结合面硬度降低减小了接触电阻，镍层自身增大了接头的体电阻，致使相同工艺下的热输入总量升高，此时熔核尺寸增大且部分镍层熔化界面连接机理改变，接头强度提高。

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第1章 绪 论

1.1选题依据及意义

1.2铍青铜及其应用

1.3微电阻点焊

1.4国内外研究现状

1.5研究目的和内容

第2章 试验材料、方法及设备

2.1试验材料

2.2试验方法及设备

第3章 热处理状态对铍青铜薄片微电阻点焊的影响

3.1热处理状态对接头力学性能的影响

3.2不同热处理状态下接头断裂特征

3.3热处理状态对组织结构的影响

3.4本章小结

第4章 镍中间层对铍青铜薄片微电阻点焊的影响

4.1镍中间层对组织性能的影响

4.2镍中间层对接头力学性能的影响

4.3镍中间层对接头形成的影响

4.4本章小结

第5章 表面状态对接头形成过程的影响

5.1接触电阻的影响

5.2表面状态的影响规律

5.3本章小结

第6章 结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢

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