激光膠接焊雙相鋼-鋁合金膠層焊接行為及作用機(jī)理研究.pdf

1、汽車輕量化成為21世紀(jì)汽車技術(shù)的前沿和熱點(diǎn)，高的比強(qiáng)度鋼、鋁合金等輕質(zhì)材料的大量使用對于整車的輕量化起著舉足輕重的作用。對雙相鋼、鋁合金連接而言，由于雙相鋼焊接時易形成裂紋缺陷或組織出現(xiàn)軟化現(xiàn)象，而鋁合金具有較高反射率，因此實(shí)現(xiàn)雙相鋼/鋁合金優(yōu)質(zhì)焊接十分困難。為探索一種新的鋼/鋁連接方法，本文選取DP590雙相鋼和6016鋁合金作為研究對象，提出鋼上鋁下搭接、有無膠層添加的激光焊實(shí)驗(yàn)方案，利用臥式金相顯微鏡、帶有EDS和EBSD探頭的掃

2、描電鏡、顯微硬度分析儀、微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)、高速攝像機(jī)以及光譜儀等對鋼/鋁有無膠層添加焊接接頭的焊縫成形性、焊縫區(qū)金相組織、斷口形貌、界面元素分布、相的分布、含量、晶粒大小、顯微硬度、接頭力學(xué)性能以及等離子體形貌、光譜等進(jìn)行系統(tǒng)研究，基于添加膠層前后等離子體形貌、元素特征譜線、電子密度、焊縫成形性及組織性能等對比分析，探討添加膠層改善鋼/鋁接頭性能的作用機(jī)理，研究結(jié)果期望為車用雙相鋼/鋁合金優(yōu)質(zhì)焊接提供一種新的研究思路，為推進(jìn)汽車輕

3、量化提供重要理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
　　分析等離子體形貌、元素特征譜線及電子密度發(fā)現(xiàn)，激光焊接鋼/鋁時，蒸汽等離子體基本垂直試件板面，添加膠層，等離子體形態(tài)明亮，形態(tài)密度大，與板材表面呈一定角度，表明激光膠接焊時，等離子體對激光能量的吸收減少，膠層分解氣體等產(chǎn)物利于改善下層鋁合金表面高反射率的狀況；基于NIST光譜信息數(shù)據(jù)庫，發(fā)現(xiàn)有無膠層添加條件下，在波長515nm~545nm范圍內(nèi)，均含有少量Mn元素特征譜線和明顯Fe元素的譜線特

4、征，而比較添加膠層前后的光譜相對強(qiáng)度和等離子體電子密度，發(fā)現(xiàn)激光膠接焊利于更多激光能量被試件吸收。
　　分析鋼/鋁接頭焊縫成形性及組織性能發(fā)現(xiàn)，添加膠層，焊接試樣的焊縫表面成形性良好，無明顯缺陷，焊縫區(qū)無軟化組織生成，焊接接頭的平均抗剪強(qiáng)度比無膠層添加時提高1.44倍。添加膠層增加下層鋁合金對激光能量的吸收，加快上層雙相鋼的冷卻速度，導(dǎo)致下層 Al向上層鋼側(cè)的擴(kuò)散受到抑制，使熔寬兩側(cè)Al含量增多，而熔池Al元素含量減少，由于添加膠