基于界面调控的铝/钢异种金属激光填丝熔钎焊工艺及机理研究

发布时间：2023-05-27 04:57

　　面对日益凸显的能源问题,实现铝/钢异种金属的可靠连接可大幅降低汽车、工业等领域零部件的重量,达到降低能耗、节能减排的目的。然而两种金属在物理化学性质方面差异较大,并且非常容易发生反应而生成脆性金属间化合物,恶化接头性能。因此,如何控制金属间化合物的形成与生长一直是研究的重点之一。国内外学者研究表明,控制在焊接过程中的热输入与添加合金元素是对界面反应层微观结构进行调控较为有效的方式。激光熔钎焊因其具有的能量密度高、热输入量小、热影响区范围小、可精确控制等特点,一定程度上可以控制异种材料连接过程中的金属间化合物生成。本文选用纯铝焊丝,Al-Si5焊丝、Al-Si12焊丝、Zn-Al2焊丝和Zn-Al15焊丝五种合金元素成分不同的药芯焊丝,对1.5mm厚度的6061铝合金与1.2mm厚度的DP590双相钢进行激光熔钎焊对接,对接头界面层结构、元素分布特征及力学性能进行研究,阐明铝/钢异种金属激光熔钎焊中合金元素调控机理。首先选用Al-Si5焊丝作为填充材料,对铝/钢异种金属激光熔钎焊工艺参数进行了探索,在获得成形良好、具有一定性能的对接接头后,通过改变激光功率重点研究了热输入对界面微观结构与...

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 铝/钢异种金属焊接技术研究现状
        1.2.1 铝/钢异种金属焊接性分析
        1.2.2 固相焊
        1.2.3 钎焊
        1.2.4 熔钎焊
    1.3 合金元素的影响
        1.3.1 Si元素
        1.3.2 Zn元素
        1.3.3 Cu元素
        1.3.4 Ni元素
        1.3.5 其他元素
    1.4 本文研究的目的和主要内容
第2章 试验材料及方法
    2.1 试验材料
        2.1.1 待焊母材
        2.1.2 填充材料
    2.2 试验设备
    2.3 试验方法
    2.4 微观分析及性能检测
        2.4.1 微观组织分析方法
        2.4.2 拉伸性能测试
第3章 铝/钢激光填丝熔钎焊工艺研究
    3.1 引言
    3.2 接头表面成形及截面形貌
        3.2.1 激光功率
        3.2.2 激光束偏移量
        3.2.3 送丝速度
        3.2.4 激光束离焦量
        3.2.5 间隙距离
    3.3 接头微观组织及分布
    3.4 接头力学性能与断口分析
    3.5 本章小结
第4章 合金元素对铝/钢激光填丝熔钎焊影响
    4.1 引言
    4.2 宏观结构特征
    4.3 界面层微观结构
        4.3.1 Si元素调控下铝/钢界面层微观结构
        4.3.2 Zn元素调控下铝/钢界面层微观结构
        4.3.3 焊接热输入对界面层微观结构的影响
    4.4 接头力学性能与断口分析
        4.4.1 Si元素调控下接头的力学性能与断口分析
        4.4.2 Zn元素调控下接头的力学性能与断口分析
    4.5 本章小结
第5章 铝/钢激光熔钎焊界面热力学分析
    5.1 引言
    5.2 三元合金热力学性质的预测模型
        5.2.1 二元系Miedema模型
        5.2.2 三元系模型的建立
    5.3 三元合金热力学计算结果分析
        5.3.1 Miedema二元系计算结果分析
        5.3.2 Si-Al-Fe三元系计算结果分析
        5.3.3 Zn-Al-Fe三元系计算结果分析
    5.4 界面反应热力学分析
    5.5 界面反应机理
        5.5.1 Si-Al-Fe三元系界面反应机理
        5.5.2 Zn-Al-Fe三元系界面反应机理
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果
致谢



本文编号：3823934