同軸送粉鋼鋁對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構高強輕質等方面的綜合優(yōu)勢使其在汽車制造領域應用越來越廣泛，有利于汽車輕量化的發(fā)展。但二者物理化學性質差異明顯，相互固溶度低，極易生成Fe-Al脆性金屬間化合物，嚴重影響焊接接頭的力學性能。因此，鋼鋁異種合金連接成為焊接領域的難點。本文選取第三代車身用鋼TG-1和5251鋁合金為研究對象，從焊接工藝參數控制和合金元素作用機制兩方面入手，率先運用同軸送粉技術實現(xiàn)鋼鋁異種材料的激光對接熔釬焊接，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、拉伸試驗機、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性能等，以期為實現(xiàn)高質量鋼鋁異種材料激光熔釬焊接提供理論依據和技術支持。
　　首先，通過填加AlSi12、AlSi5、AlCu5、ZnAl15合金粉末，分析接頭特性，研究不同元素對焊件表面形態(tài)、微觀界面層結構特征的影響，并評定不同粉末填加下的接頭力學性能。優(yōu)化的工藝參數下，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原子擴散速率影響界面反應；Zn元素固溶在Fe4Al13中，沒有改變Fe-Al相的晶體結構，卻改善了其性能。AlSi12合金粉末作用下接頭抗拉強度最高，為128.3 MP

4、a，約為鋁合金母材強度的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、工藝參數及接頭強度之間的關系，尋求金屬間界面層相關控制機理。界面層厚度與各工藝參數存在一定聯(lián)系，需要合理匹配焊接工藝參數，將界面層厚度控制在10μm范圍內。接頭的抗拉強度與界面層厚度之間雖暫時未發(fā)現(xiàn)明顯的線性及函數相關性，但有效的釬接接頭界