鋁合金-不銹鋼預(yù)涂層TIG熔釬焊工藝及界面行為研究.pdf

1、鋁合金/不銹鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)在航空航天、交通運(yùn)輸、國防等工業(yè)部門有著重要應(yīng)用。雖然采用固相焊、釬焊等方法能夠?qū)崿F(xiàn)二者的可靠連接，但是這些方法對工藝要求苛刻且設(shè)備昂貴。相比之下，預(yù)涂層電弧熔釬焊方法適應(yīng)接頭形式廣泛、成本低廉。因此鋁合金/不銹鋼預(yù)涂層TIG熔釬焊的研究具有重要意義。
　　課題選用4047鋁硅焊絲作為試驗(yàn)用釬料。通過潤濕鋪展試驗(yàn)和實(shí)際焊接試驗(yàn)分析了釬劑基質(zhì)及添加活性組分的特殊作用，最終利用正交試驗(yàn)優(yōu)選出了效果良好的釬劑組分(

2、Wt.)：釬劑基質(zhì)(KAlF460～72％，K3AlF628～40%)55～58%，Zn粉10～20%，Sn粉20～30%，K2SiF6試劑2～5%。采用優(yōu)選釬劑進(jìn)行焊接獲得的接頭抗拉強(qiáng)度達(dá)到了113MPa。
　　在釬劑開發(fā)的基礎(chǔ)上，考察了工藝因素對接頭成形、力學(xué)性能及焊接過程穩(wěn)定性的影響規(guī)律。焊接過程中焊絲填送到接頭的最底部較好，液態(tài)釬料以“上坡”鋪展的方式填滿間隙并完成對不銹鋼上表面的鋪展。最終確定了適宜的工藝因素范圍：α20

3、～30°，β30～40°，G2.5～3mm，H4～6mm，鎢極中心對準(zhǔn)鋼側(cè)坡口下邊或向鋼側(cè)少許偏移，I120～135A，v120～150mm/min。
　　隨后采用優(yōu)選的釬劑及工藝進(jìn)行試驗(yàn)，分析了接頭組織特性及力學(xué)性能，并輔以原位拉伸試驗(yàn)討論了接頭的斷裂行為。研究結(jié)果顯示，接頭可以明顯的分為熔焊接頭和釬焊接頭。在熔焊接頭的組織中彌散分布著三元化合物(Fe,Mn)Al6、Al53.8Fe15.4Si30.8、Al72Fe18Si10

4、以及少量的Fe-Al和Mg-Si二元化合物；在釬焊接頭的微觀組織中，界面大部分位置主要由一層化合物τ5相組成；對于界面分為兩層的情況，靠近焊縫一側(cè)主要由τ5相組成，靠近不銹鋼一側(cè)主要由η相組成；接頭在斷裂前無明顯變形，斷裂發(fā)生在釬焊界面區(qū)，對于界面分為兩層的區(qū)域，斷裂在η相上，對于界面只有一層的區(qū)域，層較厚時，斷裂在τ5相上，層較薄時，斷裂在τ5相與不銹鋼之間。
　　論文的最后設(shè)計(jì)了定點(diǎn)燃弧試驗(yàn)以及填充純鋁釬料的對比試驗(yàn)，通過調(diào)節(jié)