火灾作用对铜及其焊接接头组织和性能的影响

论文摘要

随着社会和经济的迅速发展,火灾已成为当今世界上常发性灾害中危害极大的一种灾害。相关统计表明,近年来引发重特大电气火灾最多的是电线或电缆,材料以铜为主。目前的火因鉴定多以通过鉴定铜形成熔痕后的性质来获取和火灾原因相关的信息。而往往忽略了由于火灾中受火焰和辐射热对电线及连接部位所造成的电气损伤。面对严峻的电气火灾形势,我们必须查清起火原因,并对火灾作用后而未发生熔断的电线电缆及焊接部件的再利用性做出评价,从而避免物质的失效带来的二次危害。本课题采用钨极氩弧焊接技术并选择合适的工艺参数对紫铜板进行焊接,模拟了不同温度及冷却方式对2.5mm2铜导线以及厚度分别为3mm、4mm和6mm的T3紫铜板焊接接头的作用,通过对铜导线及焊接接头显微组织、成分组成以及力学性能、电学性能和的分析,得出温度对铜导线及焊接接头组织和性能的影响规律。着重研究了温度对紫铜焊接接头的电学性能的分析。同时结合金属结晶及热处理理论,对火灾作用对金属作用机理及物理性能变化的本质进行了初步探讨。得出以下主要结论:（1）当火灾温度较低时,铜及焊接接头的力学性能会略有升高;当温度高于650700℃时,力学性能明显降低,火灾作用会对其造成严重性破坏。（2）电阻率随热处理温度变化影响不大,但总体呈现下降趋势。当热处理温度高于650700℃时,下降幅度增大。（3）铜导线在火灾温度低于其熔点时,主要发生内部显微组织的变化和表层氧化,显微组织为α等轴晶并伴有部分退火孪晶。温度对其性能的影响主要是晶粒度的变化引起的。当形成焊接接头时,焊缝组织为粗大的α-Cu晶粒,并在晶界上析出（Cu+Cu2O）共晶,内部有胞状晶亚结构生成。性能的变化主要由亚结构生长及O元素的多少及分布情况引起的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 铜的基本性质及焊接性
• 1.2.1 铜的基本性质
• 1.2.2 铜的焊接性分析
• 1.2.3 紫铜的焊接方法及研究进展
• 1.3 火灾基础理论
• 1.3.1 基础燃烧理论
• 1.3.2 火灾的基础理论
• 1.3.3 热
• 1.4 本课题研究的主要内容
• 第二章 试验方法及设备
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 铜导线
• 2.1.2 铜焊接件材料
• 2.2 实验设备、仪器
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 紫铜板焊接方法及设备
• 2.3.2 火灾作用模拟试验
• 2.3.3 硬度试验
• 2.3.4 拉伸试验
• 2.3.5 导电性试验
• 2.3.6 显微组织试验
• 第三章 火灾作用对铜导线组织和性能的影响
• 3.1 热处理温度对铜导线组织的影响
• 3.2 冷却方式对铜导线组织的影响
• 3.3 对力学性能影响
• 3.3.1 对硬度的影响
• 3.3.2 对抗拉强度的影响
• 3.4 对电阻率的影响
• 第四章 紫铜焊接接头的原始组织和性能
• 4.1 显微组织及成分分析
• 4.2 能谱分析
• 4.3 性能分析
• 第五章 火灾作用对紫铜焊接接头组织和性能的影响
• 5.1 热处理温度对紫铜焊接接头焊缝组织的影响
• 5.2 冷却方式对紫铜焊接接头焊缝组织的影响
• 5.3 对紫铜焊接接头力学性能的影响
• 5.3.1 对硬度的影响
• 5.3.2 对抗拉强度的影响
• 5.4 对紫铜焊接接头电阻值的影响
• 第六章 火灾作用机理与金属凝固理论
• 第七章 结论
• 参考文献
• 2铜导线性能实验数据'>附录 A 2.5MM²铜导线性能实验数据
• 附录 B 紫铜焊接接头原始性能实验数据
• 附录 C 不同厚度紫铜焊接接头性能实验数据
• 在学研究成果
• 致谢