同軸送粉鋼鋁對(duì)接激光熔釬焊界面層的控制研究.pdf

1、鋼鋁異種材料焊接結(jié)構(gòu)高強(qiáng)輕質(zhì)等方面的綜合優(yōu)勢使其在汽車制造領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛，有利于汽車輕量化的發(fā)展。但二者物理化學(xué)性質(zhì)差異明顯，相互固溶度低，極易生成Fe-Al脆性金屬間化合物，嚴(yán)重影響焊接接頭的力學(xué)性能。因此，鋼鋁異種合金連接成為焊接領(lǐng)域的難點(diǎn)。本文選取第三代車身用鋼TG-1和5251鋁合金為研究對(duì)象，從焊接工藝參數(shù)控制和合金元素作用機(jī)制兩方面入手，率先運(yùn)用同軸送粉技術(shù)實(shí)現(xiàn)鋼鋁異種材料的激光對(duì)接熔釬焊接，開展鋼鋁激光熔釬焊特性和界面

2、行為研究，利用金相顯微鏡、掃描電鏡、微區(qū)X射線衍射、拉伸試驗(yàn)機(jī)、納米壓痕等手段系統(tǒng)分析了接頭的金相組織、元素分布、界面主要物相、斷口形貌和接頭力學(xué)性能等，以期為實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量鋼鋁異種材料激光熔釬焊接提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。
　　首先，通過填加AlSi12、AlSi5、AlCu5、ZnAl15合金粉末，分析接頭特性，研究不同元素對(duì)焊件表面形態(tài)、微觀界面層結(jié)構(gòu)特征的影響，并評(píng)定不同粉末填加下的接頭力學(xué)性能。優(yōu)化的工藝參數(shù)下，均獲得有效的鋼

3、鋁熔釬焊接連接。Si元素作用下，界面層主要生成Fe4Al13、FeAl3Si及Fe0.905Si0.0905等化合物，F(xiàn)e-Si相及Fe-Al-Si相降低了接頭脆性；Cu元素在界面層處未形成Al-Cu及Fe-Al-Cu相，但固溶在析出的Fe4Al13中，通過降低Fe、Al原子擴(kuò)散速率影響界面反應(yīng)；Zn元素固溶在Fe4Al13中，沒有改變Fe-Al相的晶體結(jié)構(gòu)，卻改善了其性能。AlSi12合金粉末作用下接頭抗拉強(qiáng)度最高，為128.3 MP

4、a，約為鋁合金母材強(qiáng)度的68％，說明Si元素含量的增加有利于降低界面層硬度。綜合焊縫成形性、界面層的微觀組織及接頭力學(xué)性能，AlSi12粉末作用效果最好。
　　其次，在工藝方面，研究界面層厚度、工藝參數(shù)及接頭強(qiáng)度之間的關(guān)系，尋求金屬間界面層相關(guān)控制機(jī)理。界面層厚度與各工藝參數(shù)存在一定聯(lián)系，需要合理匹配焊接工藝參數(shù)，將界面層厚度控制在10μm范圍內(nèi)。接頭的抗拉強(qiáng)度與界面層厚度之間雖暫時(shí)未發(fā)現(xiàn)明顯的線性及函數(shù)相關(guān)性，但有效的釬接接頭界