鋼鋁異種金屬交流雙脈沖焊接接頭組織及性能研究.pdf

1、在能源缺乏和環(huán)境惡化日益嚴重的中國，如何減少運輸工具的自身重量，提高其運載能力的同時減少化石能源的消耗，降低對環(huán)境的影響成為了汽車工業(yè)和航空工業(yè)關注的重點。以鋁合金為代表的輕金屬具有比強度高，耐腐蝕性好，自身密度低等優(yōu)點，可部分替代鋼鐵來制備結構部件。但是在服役條件比較惡劣，需要承受較重且變化較大的動載荷，需要在溫度較高或較低條件下工作的零部件依然需要由鋼鐵來制備，以保證其在使用過程中的安全性和可靠性，因此鋁合金與鋼鐵的連接技術已成為目

2、前研究的熱點。鋼在鋁中的固溶度幾乎為零，在鋼鋁界面處產(chǎn)生多種硬而脆的金屬間化合物；鋼與鋁的熱導率、線膨脹系數(shù)，熔點的巨大差距導致接頭焊后變形嚴重，存有殘余應力甚至熱裂紋；而且在鋼鋁焊縫內(nèi)容易形成的氣孔和夾雜物。這些因素嚴重制約著鋼鋁接頭的力學性能，是目前鋼鋁連接中的難點。
　　本研究采用了交流雙脈沖MIG焊來制備鋼鋁搭接接頭。通過周期性改變焊絲極性和添加低頻脈沖，交流雙脈沖MIG焊形成的熔池溫度低于傳統(tǒng)的直流脈沖MIG焊形成熔池的

3、溫度，減小了鋼鋁界面處脆性金屬間化合物的厚度和接頭界面處的殘余應力，提高了鋼鋁搭接接頭的最大拉伸強度。在交流雙脈沖 MIG焊制備的鋼鋁接頭中，由于焊縫不同位置冷卻速度的差異，焊縫根部脆性相的厚度低于焊縫中部脆性相的厚度，且根部金屬間化合物層的厚度和形貌決定了裂紋產(chǎn)生的難易以及接頭的最大拉伸強度。
　　交流雙脈沖MIG焊在制備鋼鋁搭接接頭中，焊接電壓、焊接電流與焊接速度的比值決定焊接過程中的熱輸入量，鋼鋁界面處金屬間化合物層的厚度隨

4、熱輸入量的增加而線性增加。在熱輸入量基本相同條件下，焊接電壓、焊接電流與焊接速度的增加，提高了熔池的溫度以及熔池高溫停留時間，金屬間化合物層的厚度也略微增大。在本研究中，金屬間化合物層的厚度是影響鋼鋁搭接接頭的最大拉伸強度的主要因素，鋼鋁接頭的最大拉伸強度隨金屬間化合物層厚度的減少而增大。在焊絲中添加的Si元素能夠通過置換的方式進入到金屬間化合物層內(nèi)部，阻礙Al元素的擴散，抑制金屬間化合物層的生長；且金屬間化合物層的厚度以及整個接頭的力

5、學性能隨著進入金屬化合物層中Si元素的量的增加而減少。
　　交流雙脈沖MIG焊制備鋼鋁搭接接頭過程中的熔池溫度較低，同時熔池中存在金屬湍流，這一特征影響了氣孔逃逸的過程，導致更多的氣孔被束縛在焊縫中部，增大了鋼鋁接頭的孔隙率和氣孔敏感性。在由直流脈沖MIG焊制備鋼鋁搭接接頭中，氣孔的數(shù)量相對較少但氣孔的尺寸較大，且更傾向于分布在靠近焊縫上表面的區(qū)域。
　　鋼鋁接頭鋁合金焊縫處為鑄態(tài)組織，存在大量的析出相，鋼鋁搭接接頭的腐蝕主