雙金屬冷壓焊固相結合區(qū)原子相互作用的研究.pdf

1、由于對金屬焊接結合機理的探討至今仍建立在熔焊的基礎上，本文通過金屬固相連接的相關試驗結果，對金屬變形能與金屬結合界面原子相互作用的問題進行了探討，進一步闡述了金屬冷壓焊的界面固態(tài)結合機理。以非熔化焊方法試驗結果為依據(jù)，研究金屬焊接原子結合的物理實質(zhì)，不僅可以豐富材料連接理論研究，也為開發(fā)非熔化焊的材料固相連接方法提供理論基礎。
　　本文通過Al/Cu、Cu/Zn冷壓焊接試驗，對試驗結果進行分析得出，固相連接界面均緊密結合在了一起，

2、線掃描結果顯示在冷壓連接界面存在著原子的轉移，兩金屬原子彼此接觸增多，促進了原子間的結合，使材料緊密連接在一起。通過高分辨電鏡結果分析可知，Al/Cu焊接接頭在透射電鏡下的組織形貌顯示原始晶粒被拉長，界面處有被擠碎的Al、Cu碎晶相互摻雜咬合在一起，形成了原子間的結合。
　　冷壓焊過程中金屬產(chǎn)生彈性變形及塑性變形，通過金屬的應力-應變關系，利用變形功法對金屬的變形功進行了相關計算，彈性變形相對塑性變形較小，可以忽略。金屬變形初期，

3、變形相對容易，隨外力增加，界面處晶格畸變變大，材料內(nèi)部位錯增殖并產(chǎn)生交互作用，導致加工硬化，金屬變形抗力增加，變形能增加速率加快。隨著變形的繼續(xù)，位錯相互抵消作用增強，變形功持續(xù)增加，但是增加速率減慢。金屬的變形為金屬原子的結合提供了能量基礎，由試驗及計算結果可知，由于劇烈的塑性變形，金屬碎晶相互摻雜，原子相互結合，從而實現(xiàn)金屬的連接。
　　金屬結合界面能采用模擬方法計算得到，當原子達到原子間間距時，同種金屬Al、Cu多晶連接晶面

4、的單位面積結合能分別為3.19J/m2、7.08J/m2；異種金屬Al/Cu、Al/Fe多晶連接晶面的單位面積結合能分別為4.78J/m2、5.02J/m2。面心立方金屬 Al（111）/Cu（111）是結合最穩(wěn)定的面，界面間距對結合能有重要的影響，對界面結合的穩(wěn)定性起著至關重要的作用。
　　固相金屬實現(xiàn)連接達到原子間結合的能量來源于冷壓焊過程中金屬的變形能，冷壓焊過程中外力做功并沒有完全用于材料的變形，金屬連接界面處的結合能相對