铜铝摩擦焊接头脆断的原因是什么？

焊前先将铜件前端加工成锥角，铜、铝焊接表面用锉刀清理干净。在摩擦焊机焊接过程中为了防止铝在接头处变形流失，以及铝、铜试件由于受压失去稳定而产生弯曲变形，采用模子对铜、铝进行封闭加压。

摩擦焊机采用工艺规范焊接的接头，在静载拉伸时大多数都断于铝母材，并可以弯曲成180°角。这种接头成功地用于变电站户外多股设备铜端子和铝导线的连接。大型高温电炉的铜母线的面积为250×20=5000 mm2，铝母线的面积为250×30=7500 mm2。采用8个直径为30mm的铜-铝摩擦焊接头并联，做为过渡段，再用碳弧焊连接两头的铜-铜和铝-铝接头。这种摩擦焊-碳弧焊的大型铜-铝母线接头，在高温及冷却水的喷浇和腐蚀性物质的作用下，使用寿命超过了十年，比原来铜-铝碳弧焊接头的寿命（三个月）提高了四十多倍。

铜-铝高温摩擦焊接头，经得起静载的弯曲、拉伸试验和生产运行的考验。但是，在摩擦焊接机生产实践中，还要求铜-铝接头能经得起反复弯曲、冲压和锻压试验。摩擦焊机为了扩大铜-铝摩擦焊的应用，常常要求把圆断面接头锻压成各种所需要的形状和尺寸，因此接头的锻压性能是非常重要的。可是在进行新的试验时，发现有接头脆断。

由铜-铝系平衡图指出，当铜中含铝量超过9.4%，和铝中含铜量超过5.9%时，由于其中含有大量的金属化合物（Cu9Al4,CuAl2等）而使合金变脆。铜-铝接头的脆断，摩擦焊机主要是由于加热温度过高和加热时间过长，在接头中产生铜-铝脆性合金层所引起的。

按铜-铝摩擦焊接头脆断的特点，其原因分析如下：

摩擦焊机在铜-铝摩接头的摩擦加热过程中，高速摩擦塑性变形层最初在铜-铝摩擦表面，以后过渡到铝材的内部，形成铝-铝的摩擦。表1中所用的焊接工艺规范，都可能使摩擦焊接表面的温度超过铜-铝共晶点548℃，达到铝的熔点660℃。这样的高温使接头中形成了大量的脆性组织，使接头产生脆断。