鋁-鋼激光熔釬焊復(fù)合接頭組織與性能研究.pdf

1、鋁-鋼的焊接結(jié)構(gòu)具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕等方面的優(yōu)勢(shì)，在航空航天、交通運(yùn)輸、國(guó)防等部門(mén)有著越來(lái)越重要的應(yīng)用。本文針對(duì)當(dāng)前鋁-鋼異種金屬焊接難以滿足汽車(chē)制造業(yè)發(fā)展需要的現(xiàn)狀，提出了鋁.鋼激光熔釬焊方法。文中較為系統(tǒng)地研究了5A02鋁合金和ST04Z鍍鋅鋼的激光熔釬焊工藝，通過(guò)對(duì)工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)解決鋁-鋼焊接中存在的問(wèn)題，借助金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜儀(EDS)和X-射線衍射儀等儀器，對(duì)不同工藝參數(shù)下接頭的組織、成分及物相

2、做了分析，通過(guò)拉伸試驗(yàn)和顯微硬度試驗(yàn)對(duì)接頭的力學(xué)性能進(jìn)行了評(píng)定。
　　 首先利用CO2激光器，對(duì)5AO2鋁合金和ST04Z鍍鋅鋼的激光熔釬焊工藝進(jìn)行研究。通過(guò)研究激光功率、光斑直徑、焊接速度對(duì)焊縫成型的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了鋁-鋼激光熔釬焊的最佳工藝范圍：激光功率為1400W～2000W，焊接速度為180～240mm/min，光斑直徑為1mm～3mm，保護(hù)氣為Ar氣，保護(hù)氣流量為3L/min。另外對(duì)焊縫內(nèi)局部未熔合缺陷、氣孔和裂紋產(chǎn)生

3、的原因進(jìn)行了分析，并提出了解決方法。
　　 最后，利用MEF金相顯微鏡和6700F掃描電子顯微鏡，研究了激光功率分別為1600W和2000W時(shí)焊接接頭的顯微組織和Fe-Al金屬間化合物層的形貌。利用掃描電鏡自帶能譜(EDS)對(duì)鋁-鋼界面進(jìn)行線掃描，結(jié)果表明使用以上兩種功率焊接時(shí)，在鋁-鋼釬焊連接界面上存在Al、Fe元素的擴(kuò)散，激光功率越大，擴(kuò)散越明顯。利用EDS對(duì)界面的Fe-Al金屬間化合物以及焊縫內(nèi)部區(qū)域進(jìn)行成分分析，結(jié)果顯示

4、：功率為1600W時(shí)，金屬間化合物層的主要物相是FeAl、Fe3Al和α-Fe固溶體；功率為2000W時(shí)，金屬間化合物層的主要物相是FeAl3脆性相和α-Fe固溶體。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)激光功率為2000w時(shí)，焊縫中出現(xiàn)了大量的FeAl3金屬間化合物，并且激光功率越大，其內(nèi)部的FeAl3等脆性金屬間化合物越多，嚴(yán)重威脅接頭的力學(xué)性能，因此焊接過(guò)程中必須嚴(yán)格控制激光焊接的熱輸入量。對(duì)激光功率為1600W和2000W的接頭做顯微硬度測(cè)試，結(jié)果表