铜/铝极耳超声波焊接响应曲面优化分析

张义福^1,2，张华¹，况菁^1,2，朱政强¹，潘际銮¹

1. 南昌大学机电工程学院江西省机器人与焊接自动化重点实验室2. 九江学院机械与材料工程学院

摘 要：采用响应曲面法,设计锂电池铜/铝极耳异质金属超声波焊接试验,使用逐步回归法筛选出对响应值影响显著的因子,建立多元非线性回归数学模型。采用SEM、EDS、XRD、3D景深显微分析及显微硬度仪研究最优参数下铜/铝焊接接头的微观组织形貌、相结构、景深及硬度的变化规律,理解其连接机理和金属间化合物（IMCs）生成机制。结果表明:各工艺参数对拉剪力的影响有着非常复杂的交互作用,最优参数下连接界面实现无缺陷完全结合;高应变率加快了连接界面析出厚度约8μm的Cu₉Al₄、CuAl和CuAl₂IMCs相层;塑性变形在整个薄板厚度间传播,剧烈塑性变形促进了位错增殖,形成了由纳米晶和非晶相组成的过渡层;工件连接强度取决于机械互锁、纳米晶和非晶相过渡层与互扩散的综合作用。

关键词：响应曲面法;铜/铝极耳;超声波焊接;连接机理;金属间化合物;