1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1研究目的及意义

如何在提高结构与设备工作性能及可靠性的同时，降低材料的成本，减轻结构重量已成为现代机械工程领域关键问题之一。铜材价格昂贵，给工程领域带来很大的成本负担；而铝在地壳中的储量十分丰富，价格较便宜，在材料性能方面，铝的密度较小，延展性能好，导电、导热性能与铜相差不多且耐腐蚀性能良好^[1]，在某些工程领域可以替代铜。但是铝材料毕竟在很多性能上不如铜材料优异，因此在实际生产中铝仍不能完全替代铜，很多工程应用中常常结合铝合金和铜合金的优越性能制成复合结构件以满足工程需要，这样既降低了工业成本，减轻了结构重量，也能发挥各自的性能优势，因此，铝/铜异种金属连接在工业上的应用极为广泛，特别是在制冷行业中，铜铝复合管的作用非常重要^[2]。

由于铝、铜两种金属材料的物理性能、化学性能及组织成分等差别较大，保证连接的有效性与可靠性就变得尤为困难但至关重要。采用机械式连接较为容易，但是机械连接结构在制冷管道冷热交替应力作用下容易发生松弛而泄漏，气密性及抗疲劳性缺点明显，在长期服役条件下难以保证其结构的稳定性。焊接是保证铜/铝管连接质量最合适的方法之一，但是目前研究的各种熔化焊及压力焊的焊接效果均不佳，主要表现在焊缝中大量金属间化合物产生，造成接头力学性能较差、抗腐蚀性能不佳、生产效率不高以及焊接时铜铝在高温情况下极易氧化^[2]。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

1、查阅相关文献资料，了解半固态zn-al钎料的相关知识和铜铝管钎焊的原理、研究现状及发展趋势，明确研究背景及目的；
2、学习磁脉冲焊接理论，了解磁脉冲焊的原理，明确影响焊接质量的主要因素，了解焊界面的微观分析方法及测试手段；
3、学习半固态合金的流变理论，分析磁脉冲辅助无钎剂钎焊时半固态钎料中固相颗粒的剪切流变行为及其去除（破坏）母材表面氧化膜、实现无钎剂钎焊的物理本质，通过进一步查阅资料，明确zn-al钎料组分在磁脉冲辅助无钎剂钎焊铜铝异质管件条件下对半固态钎料的剪切流变行为及焊接界面质量的综合作用机制，制定具体的理论分析及实验研究方案，设计并加工出实验用线圈、工装；
4、将不同组分的过共晶zn-al钎料加热到半固态并进行充分搅拌，在不同温度下测试其固相率及流变性能，针对特定的铜、铝管磁脉冲辅助钎焊工况，模拟分析半固态钎料的径向压缩及轴向剪切行为，考察钎料组分对去除（破坏）母材表面氧化膜的影响，初步设计合理的钎料组分，如有可能，以去膜效果为目标，对钎料组分进行优化；
5、用不同组分钎料加工成薄片并进行铜、铝管磁脉冲辅助钎焊，对得到的铜铝管钎焊接头进行显微组织和界面结构分析，并进行力学性能测试。系统分析钎料组分对铝管表面氧化膜去除效果、接头显微组织、界面结构以及接头抗剪切强度的影响规律，验证上述去膜机理的理论分析，如可能，以焊接界面质量为目标，综合归纳铜、铝管磁脉冲辅助无钎剂钎焊的钎料设计方法。

2.2 研究目标

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，确定方案，完成开题报告；

第4－5周：设计加工实验工装，准备实验原材料，实验测试不同组分zn-al钎料在不同半固态温度下的固相率及流变性能参数；

第6－8周：分析钎料组分对半固态钎料的径向压缩及轴向剪切流变行为以及去除母材表面氧化膜的影响，用不同成分的zn-al钎料进行铜铝异质管件磁脉冲辅助半固态无钎剂钎焊实验；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]闫飞,徐道荣. 铜铝异种金属钎焊问题及其对策[j]. 电焊机,2009,(7): 62-65.

[2]孟奇. 薄壁cu/al管高频感应钎焊工艺及接头性能研究[d]. 哈尔滨理工大学(硕士学位论文),2013.

[3]陈树君,夏羽,于洋,等. 异种金属材料磁脉冲焊接技术[j]. 航空精密制造技术,2011,(4): 33-35,45.