超高强钢/铝合金异种金属等离子弧焊的研究
发布时间：2021-10-21 10:41
汽车轻量化已成为节约能源、降低排放、减少污染的主要选择对策。增加超高强钢、铝合金等轻质材料的使用量是实现汽车轻量化的有效技术措施。由于钢和铝在物理、化学性质及晶体结构上存在显著的差异且Fe和Al之间的固溶度极低,导致钢/铝焊接接头极易形成大量脆性的Fe-Al金属间化合物,严重恶化了焊接性及接头的力学性能,这已成为制约汽车轻量化技术发展的关键科学技术问题之一。因此,开展超高强钢/铝合金异种金属等离子弧焊的研究具有重要实用价值和理论意义。本文主要研究了DP1180超高强钢/5A06铝合金等离子弧焊接头的微观组织及力学行为特点,焊接工艺因素对钢/铝接头微观组织及力学性能的影响规律。研究结果表明,超高强钢/铝合金等离子弧焊接头具有典型的熔-钎焊接头特征,接头主要由熔合区、焊缝区和界面区组成。熔合区结合良好,无未熔合、裂纹等焊接缺陷。焊缝区主要为α-Al固溶体,由于成分过冷度的变化,从熔合线到焊缝中部α-Al经历了胞状晶、胞状树枝晶、树枝晶的变化过程。焊接过程中发生Fe、Al原子的互扩散,在界面区形成脆性的Fe-Al金属间化合物（IMC）层,靠近钢母材为舌状的Fe2Al
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Fe-Al二元合金相图
图 1.2 搅拌摩擦焊接过程示意图.2 The schematic diagram of friction stir welding 伊朗德黑兰大学 M.Dehghani[21-22]等人采用对金和低碳钢搅拌摩擦焊的研究。试验主要研究了性能的影响，试验结果显示钢/铝接头界面层主接速度的增大，金属间化合物层厚度减小，接头加快也会导致母材塑性形变不充分，在焊缝区搅拌头插入深度和搅拌头倾角可以减少和预防焊国密歇根大学 Xun Liu[23]等人进行了 6061-T6 。试验主要分析了焊接接头微观组织，并从焊接速度、搅拌头旋转速度和轴向偏置等参数对微接头界面层金属间化合物主要是 FeAl 和 Fe3Al，
图 1.3 钢/铝接头不同位置处微观组织Fig.1.3 The microstructure at different positions of steel/aluminum weldedjoint2012 年，德国亥姆霍兹柏林能源与材料研究院 R.S.Coelho[25]等人利用搅拌摩擦焊对 AA6181-T4 铝合金与两种高强钢 DP600、HC260LA 异质连接进行了研究，并且把焊接接头分为母材（BM），热影响区（HAZ），热机影响区（TMAZ）和搅拌区（SZ）。试验结果表明，采用搅拌摩擦焊工艺均获得了表面成形良好的焊接接头，其金属间化合物以条状的形式（大约 50nm 厚）向钢母材（大约500nm）中生长。通过对 DP600 钢/ AA6181-T4 铝合金接头断口研究后发现（图1.4），钢/铝接头发生了韧性断裂，断裂位置为铝母材后退侧，远离金属间化合物层和接头中心区域，实现了钢/铝异质有效连接。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cold Metal Transfer（CMT）与CMT Advanced的异同研究[J]. 郭斌,张李超. 精密成形工程. 2016(02)
[2]铝/钢搅拌摩擦焊对接焊缝组织及机理研究[J]. 王希靖,邓向斌,王磊,景文霞. 材料科学与工艺. 2015(05)
[3]金属超声波焊接技术及其应用[J]. 刘晓兵,李鹏,夏慧,姜风春,申世坤. 热加工工艺. 2015(15)
[4]浅谈铝与钢异种材料的焊接工艺[J]. 李浩冉. 科学中国人. 2014(20)
[5]铝合金-不锈钢TIG熔钎焊混合焊丝填充接头组织与性能研究[J]. 黄学斌. 焊接. 2014(03)
[6]汽车轻量化技术的研究与进展[J]. 范子杰,桂良进,苏瑞意. 汽车安全与节能学报. 2014(01)
[7]钢/铝异种金属双熔池TIG熔钎焊接头的显微组织与力学性能[J]. 陈树海,马柯,黄继华,夏军,张华,赵兴科. 中国有色金属学报. 2011(12)
[8]铝和钢异种金属焊接发展现状[J]. 杨阳,石岩. 长春大学学报. 2011(02)
[9]CMT焊接技术的发展现状[J]. 张满,李年莲,吕建强,徐鸿宾. 焊接. 2010 (12)
[10]激光焊技术的发展[J]. 潘际銮,郑军,屈岳波. 焊接. 2009 (02)
博士论文
[1]铝合金/高强钢异种金属电阻点焊研究[D]. 张伟华.吉林大学 2011
[2]铝合金/不锈钢预涂层TIG熔—钎焊特性与界面行为研究[D]. 宋建岭.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]SYG960E超高强钢/6061铝合金异种金属激光-MIG复合焊的研究[D]. 马骁.吉林大学 2017
[2]激光焊接钢铝金属间化合物力学性质及组织性能研究[D]. 彭利.湖南大学 2012
本文编号：3448817
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Fe-Al二元合金相图
图 1.2 搅拌摩擦焊接过程示意图.2 The schematic diagram of friction stir welding 伊朗德黑兰大学 M.Dehghani[21-22]等人采用对金和低碳钢搅拌摩擦焊的研究。试验主要研究了性能的影响，试验结果显示钢/铝接头界面层主接速度的增大，金属间化合物层厚度减小，接头加快也会导致母材塑性形变不充分，在焊缝区搅拌头插入深度和搅拌头倾角可以减少和预防焊国密歇根大学 Xun Liu[23]等人进行了 6061-T6 。试验主要分析了焊接接头微观组织，并从焊接速度、搅拌头旋转速度和轴向偏置等参数对微接头界面层金属间化合物主要是 FeAl 和 Fe3Al，
图 1.3 钢/铝接头不同位置处微观组织Fig.1.3 The microstructure at different positions of steel/aluminum weldedjoint2012 年，德国亥姆霍兹柏林能源与材料研究院 R.S.Coelho[25]等人利用搅拌摩擦焊对 AA6181-T4 铝合金与两种高强钢 DP600、HC260LA 异质连接进行了研究，并且把焊接接头分为母材（BM），热影响区（HAZ），热机影响区（TMAZ）和搅拌区（SZ）。试验结果表明，采用搅拌摩擦焊工艺均获得了表面成形良好的焊接接头，其金属间化合物以条状的形式（大约 50nm 厚）向钢母材（大约500nm）中生长。通过对 DP600 钢/ AA6181-T4 铝合金接头断口研究后发现（图1.4），钢/铝接头发生了韧性断裂，断裂位置为铝母材后退侧，远离金属间化合物层和接头中心区域，实现了钢/铝异质有效连接。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cold Metal Transfer（CMT）与CMT Advanced的异同研究[J]. 郭斌,张李超. 精密成形工程. 2016(02)
[2]铝/钢搅拌摩擦焊对接焊缝组织及机理研究[J]. 王希靖,邓向斌,王磊,景文霞. 材料科学与工艺. 2015(05)
[3]金属超声波焊接技术及其应用[J]. 刘晓兵,李鹏,夏慧,姜风春,申世坤. 热加工工艺. 2015(15)
[4]浅谈铝与钢异种材料的焊接工艺[J]. 李浩冉. 科学中国人. 2014(20)
[5]铝合金-不锈钢TIG熔钎焊混合焊丝填充接头组织与性能研究[J]. 黄学斌. 焊接. 2014(03)
[6]汽车轻量化技术的研究与进展[J]. 范子杰,桂良进,苏瑞意. 汽车安全与节能学报. 2014(01)
[7]钢/铝异种金属双熔池TIG熔钎焊接头的显微组织与力学性能[J]. 陈树海,马柯,黄继华,夏军,张华,赵兴科. 中国有色金属学报. 2011(12)
[8]铝和钢异种金属焊接发展现状[J]. 杨阳,石岩. 长春大学学报. 2011(02)
[9]CMT焊接技术的发展现状[J]. 张满,李年莲,吕建强,徐鸿宾. 焊接. 2010 (12)
[10]激光焊技术的发展[J]. 潘际銮,郑军,屈岳波. 焊接. 2009 (02)
博士论文
[1]铝合金/高强钢异种金属电阻点焊研究[D]. 张伟华.吉林大学 2011
[2]铝合金/不锈钢预涂层TIG熔—钎焊特性与界面行为研究[D]. 宋建岭.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]SYG960E超高强钢/6061铝合金异种金属激光-MIG复合焊的研究[D]. 马骁.吉林大学 2017
[2]激光焊接钢铝金属间化合物力学性质及组织性能研究[D]. 彭利.湖南大学 2012
本文编号：3448817
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