钢激光熔钎焊复合接头组织与性能研究

发布时间：2017-01-19 11:06

  本文关键词：铝—钢激光熔钎焊复合接头组织与性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

《兰州理工大学》 2012年

铝—钢激光熔钎焊复合接头组织与性能研究

张诗正  

【摘要】：铝-钢的焊接结构具有质量轻、强度高、耐腐蚀等方面的优势，在航空航天、交通运输、国防等部门有着越来越重要的应用。本文针对当前铝-钢异种金属焊接难以满足汽车制造业发展需要的现状，提出了铝-钢激光熔钎焊方法。文中较为系统地研究了5A02铝合金和ST04Z镀锌钢的激光熔钎焊工艺，通过对工艺参数的调节解决铝-钢焊接中存在的问题，借助金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X-射线衍射仪等仪器，对不同工艺参数下接头的组织、成分及物相做了分析，通过拉伸试验和显微硬度试验对接头的力学性能进行了评定。 首先利用CO_2激光器，对5A02铝合金和ST04Z镀锌钢的激光熔钎焊工艺进行研究。通过研究激光功率、光斑直径、焊接速度对焊缝成型的影响规律，发现了铝-钢激光熔钎焊的最佳工艺范围：激光功率为1400W~2000W，焊接速度为180~240mm/min，光斑直径为1mm~3mm，保护气为Ar气，保护气流量为3L/min。另外对焊缝内局部未熔合缺陷、气孔和裂纹产生的原因进行了分析，并提出了解决方法。 最后，利用MEF金相显微镜和6700F扫描电子显微镜，研究了激光功率分别为1600W和2000W时焊接接头的显微组织和Fe-Al金属间化合物层的形貌。利用扫描电镜自带能谱(EDS)对铝-钢界面进行线扫描，结果表明使用以上两种功率焊接时，在铝-钢钎焊连接界面上存在Al、Fe元素的扩散，激光功率越大，扩散越明显。利用EDS对界面的Fe-Al金属间化合物以及焊缝内部区域进行成分分析，结果显示：功率为1600W时，金属间化合物层的主要物相是FeAl、Fe_3Al和α-Fe固溶体；功率为2000W时，金属间化合物层的主要物相是FeAl_3脆性相和α-Fe固溶体。同时研究发现，当激光功率为2000W时，焊缝中出现了大量的FeAl_3金属间化合物，并且激光功率越大，其内部的FeAl_3等脆性金属间化合物越多，严重威胁接头的力学性能，因此焊接过程中必须严格控制激光焊接的热输入量。对激光功率为1600W和2000W的接头做显微硬度测试，结果表明金属间化合物层的硬度值远远高于其它区域，且硬度值随着激光功率的增大而增大，最大硬度可达870HV。拉伸试验结果显示，，激光功率为1600W的接头韧性较好，其接头的平均抗拉强度最高可达204.38MPa，为铝母材抗拉强度的78.61%。

【关键词】：
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TG407
【目录】：

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【引证文献】

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