基于激光毛化和预置粉末的铝/钢熔钎焊接头界面结构与性能调控研究
发布时间：2021-02-08 04:20
铝-钢复合焊接结构因其能够充分发挥两种材料固有的优势在汽车制造、航空航天以及船舶制造中具有广泛应用需求。但因两种材料物理化学性能存在较大差异,采用传统熔化焊工艺不易获得成形良好、性能优异的铝-钢异种金属焊接接头,严重影响与制约了铝/钢异种金属结构件在上述工业领域的大规模使用。为此,本文以汽车制造中常用的DP590双相钢和6061铝合金作为研究对象,选择ER4043铝硅焊丝为填充材料,使用TIG熔钎焊的方法进行了铝/钢异种金属的焊接试验,并通过钢板表面激光毛化预处理以及预置氧化铝粉末的辅助工艺调控界面反应层金属间化合物的厚度、分布状态及界面微观形态,以此达到改善接头力学性能的目的。为此,主要开展了以下理论工艺研究并获得重要结果。首先,使用激光打标机对钢板表面进行毛化处理,以获得钢表面的凹槽形貌。通过前期大量焊接试验,获得了在焊后接头钢侧界面仍保留表面预制凹槽微结构形貌的焊接工艺参数调节范围。基于此调节区间,重点研究激光毛化线间距对铝/钢异种金属TIG电弧熔钎焊接头界面结构与性能的影响规律。结果发现,铝/钢焊接接头界面反应生成的金属间化合物沿毛化凹槽呈现非均匀分布。毛化凹槽不仅增加了液态铝...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
奥迪A8车身材料使用状况示意图
硕士学位论文3钢铁一直是汽车生产制造的主要原材料，一般能够占据原材料的70%以上。随着社会发展对汽车高效率、低能耗、低排放要求的提出，为满足汽车工业发展的需求，各个汽车制造商和钢铁生产企业都加快了对高强度钢的研发。在相同的强度使用条件下，高强度钢的厚度更小，因此使用高强钢既能满足减轻车身质量，同时又能够保证车身安全性能。无论是成本方面还是性能方面，高强钢都能够满足汽车轻量化和保证安全性能的要求。如图1.2所示为汽车用钢按强度等级的分布。高强钢按照强度等级可以分为普通高强度钢和先进高强度钢（AHSS）。普通高强钢主要包括烘烤硬化（BH）钢、无间隙原子（HSS-IF）钢和高强度低合金（HSLA）钢等；AHSS主要包括复相（CP）钢、双相（DP）钢、孪晶诱导塑性（TWIP）钢、相变诱导塑性（TRIP）钢、马氏体（MS）钢、热成形（PH）钢及淬火延性（QP）钢等[12]。目前高强钢主要在汽车AB柱、门槛以及底板等车辆的关键结构件中应用。图1.2汽车用钢强度等级分布铝钢混合车身结构是将传统的钢结构车身中部分结构件用高强钢和铝合金这些轻质材料代替，集高强钢在强度、价格方面的优势和铝合金在轻量化方面的优势于一体。在实际应用方面，宝马新5系是世界上首次采用铝钢混合结构的汽车，其车辆前侧面板和前盖均使用铝合金材料制造，A柱及其周围的车身则由钢材制造。这种新技术使其车身重量相较于前代车型减轻了75㎏，其白车身结构如图1.3所示。国内的东风汽车研制的军用越野车东风“猛士”的车身骨架也大量应用了高强钢和轻质铝合金。图1.3宝马新5系铝钢混合车身结构
硕士学位论文3钢铁一直是汽车生产制造的主要原材料，一般能够占据原材料的70%以上。随着社会发展对汽车高效率、低能耗、低排放要求的提出，为满足汽车工业发展的需求，各个汽车制造商和钢铁生产企业都加快了对高强度钢的研发。在相同的强度使用条件下，高强度钢的厚度更小，因此使用高强钢既能满足减轻车身质量，同时又能够保证车身安全性能。无论是成本方面还是性能方面，高强钢都能够满足汽车轻量化和保证安全性能的要求。如图1.2所示为汽车用钢按强度等级的分布。高强钢按照强度等级可以分为普通高强度钢和先进高强度钢（AHSS）。普通高强钢主要包括烘烤硬化（BH）钢、无间隙原子（HSS-IF）钢和高强度低合金（HSLA）钢等；AHSS主要包括复相（CP）钢、双相（DP）钢、孪晶诱导塑性（TWIP）钢、相变诱导塑性（TRIP）钢、马氏体（MS）钢、热成形（PH）钢及淬火延性（QP）钢等[12]。目前高强钢主要在汽车AB柱、门槛以及底板等车辆的关键结构件中应用。图1.2汽车用钢强度等级分布铝钢混合车身结构是将传统的钢结构车身中部分结构件用高强钢和铝合金这些轻质材料代替，集高强钢在强度、价格方面的优势和铝合金在轻量化方面的优势于一体。在实际应用方面，宝马新5系是世界上首次采用铝钢混合结构的汽车，其车辆前侧面板和前盖均使用铝合金材料制造，A柱及其周围的车身则由钢材制造。这种新技术使其车身重量相较于前代车型减轻了75㎏，其白车身结构如图1.3所示。国内的东风汽车研制的军用越野车东风“猛士”的车身骨架也大量应用了高强钢和轻质铝合金。图1.3宝马新5系铝钢混合车身结构
【参考文献】：
期刊论文
[1]2019年中国车市盘点[J]. 雍君. 汽车与配件. 2019(24)
[2]汽车用铝合金的研究与应用[J]. 侯世忠. 铝加工. 2019(06)
[3]板料组合方式对铝/钢异种金属板自冲铆接头性能的影响[J]. 吕枫,邓将华,陈如明,范治松. 塑性工程学报. 2019(04)
[4]爆炸焊接Al-Fe啮合界面的微观结构和力学性能（英文）[J]. 杨明,马宏昊,沈兆武,陈代果,邓永兴. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2019(04)
[5]轻量化汽车电阻点焊技术的研究与应用[J]. 刘磊,纵荣荣,李乐乐,王洪玮,齐乐. 时代汽车. 2019(03)
[6]汽车轻量化连接技术的应用现状与发展趋势[J]. 张琪,叶鹏程,杨中玉,任小灵. 有色金属加工. 2019(01)
[7]新能源汽车轻量化技术应用现状[J]. 于艳敏. 汽车工程师. 2018(11)
[8]铝钢复合界面金属间化合物生长行为[J]. 唐超兰,郭校峰,许秋平,温竟青,周德敬,陈鑫. 材料科学与工程学报. 2018(05)
[9]加快汽车轻量化材料创新发展[J]. 王本力,曾昆. 新材料产业. 2018(10)
[10]激光拼焊板在车身轻量化中的应用[J]. 黄维,王志娟,鲁后国,张羽. 汽车工艺师. 2018(07)
本文编号：3023356
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
奥迪A8车身材料使用状况示意图
硕士学位论文3钢铁一直是汽车生产制造的主要原材料，一般能够占据原材料的70%以上。随着社会发展对汽车高效率、低能耗、低排放要求的提出，为满足汽车工业发展的需求，各个汽车制造商和钢铁生产企业都加快了对高强度钢的研发。在相同的强度使用条件下，高强度钢的厚度更小，因此使用高强钢既能满足减轻车身质量，同时又能够保证车身安全性能。无论是成本方面还是性能方面，高强钢都能够满足汽车轻量化和保证安全性能的要求。如图1.2所示为汽车用钢按强度等级的分布。高强钢按照强度等级可以分为普通高强度钢和先进高强度钢（AHSS）。普通高强钢主要包括烘烤硬化（BH）钢、无间隙原子（HSS-IF）钢和高强度低合金（HSLA）钢等；AHSS主要包括复相（CP）钢、双相（DP）钢、孪晶诱导塑性（TWIP）钢、相变诱导塑性（TRIP）钢、马氏体（MS）钢、热成形（PH）钢及淬火延性（QP）钢等[12]。目前高强钢主要在汽车AB柱、门槛以及底板等车辆的关键结构件中应用。图1.2汽车用钢强度等级分布铝钢混合车身结构是将传统的钢结构车身中部分结构件用高强钢和铝合金这些轻质材料代替，集高强钢在强度、价格方面的优势和铝合金在轻量化方面的优势于一体。在实际应用方面，宝马新5系是世界上首次采用铝钢混合结构的汽车，其车辆前侧面板和前盖均使用铝合金材料制造，A柱及其周围的车身则由钢材制造。这种新技术使其车身重量相较于前代车型减轻了75㎏，其白车身结构如图1.3所示。国内的东风汽车研制的军用越野车东风“猛士”的车身骨架也大量应用了高强钢和轻质铝合金。图1.3宝马新5系铝钢混合车身结构
硕士学位论文3钢铁一直是汽车生产制造的主要原材料，一般能够占据原材料的70%以上。随着社会发展对汽车高效率、低能耗、低排放要求的提出，为满足汽车工业发展的需求，各个汽车制造商和钢铁生产企业都加快了对高强度钢的研发。在相同的强度使用条件下，高强度钢的厚度更小，因此使用高强钢既能满足减轻车身质量，同时又能够保证车身安全性能。无论是成本方面还是性能方面，高强钢都能够满足汽车轻量化和保证安全性能的要求。如图1.2所示为汽车用钢按强度等级的分布。高强钢按照强度等级可以分为普通高强度钢和先进高强度钢（AHSS）。普通高强钢主要包括烘烤硬化（BH）钢、无间隙原子（HSS-IF）钢和高强度低合金（HSLA）钢等；AHSS主要包括复相（CP）钢、双相（DP）钢、孪晶诱导塑性（TWIP）钢、相变诱导塑性（TRIP）钢、马氏体（MS）钢、热成形（PH）钢及淬火延性（QP）钢等[12]。目前高强钢主要在汽车AB柱、门槛以及底板等车辆的关键结构件中应用。图1.2汽车用钢强度等级分布铝钢混合车身结构是将传统的钢结构车身中部分结构件用高强钢和铝合金这些轻质材料代替，集高强钢在强度、价格方面的优势和铝合金在轻量化方面的优势于一体。在实际应用方面，宝马新5系是世界上首次采用铝钢混合结构的汽车，其车辆前侧面板和前盖均使用铝合金材料制造，A柱及其周围的车身则由钢材制造。这种新技术使其车身重量相较于前代车型减轻了75㎏，其白车身结构如图1.3所示。国内的东风汽车研制的军用越野车东风“猛士”的车身骨架也大量应用了高强钢和轻质铝合金。图1.3宝马新5系铝钢混合车身结构
【参考文献】：
期刊论文
[1]2019年中国车市盘点[J]. 雍君. 汽车与配件. 2019(24)
[2]汽车用铝合金的研究与应用[J]. 侯世忠. 铝加工. 2019(06)
[3]板料组合方式对铝/钢异种金属板自冲铆接头性能的影响[J]. 吕枫,邓将华,陈如明,范治松. 塑性工程学报. 2019(04)
[4]爆炸焊接Al-Fe啮合界面的微观结构和力学性能（英文）[J]. 杨明,马宏昊,沈兆武,陈代果,邓永兴. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2019(04)
[5]轻量化汽车电阻点焊技术的研究与应用[J]. 刘磊,纵荣荣,李乐乐,王洪玮,齐乐. 时代汽车. 2019(03)
[6]汽车轻量化连接技术的应用现状与发展趋势[J]. 张琪,叶鹏程,杨中玉,任小灵. 有色金属加工. 2019(01)
[7]新能源汽车轻量化技术应用现状[J]. 于艳敏. 汽车工程师. 2018(11)
[8]铝钢复合界面金属间化合物生长行为[J]. 唐超兰,郭校峰,许秋平,温竟青,周德敬,陈鑫. 材料科学与工程学报. 2018(05)
[9]加快汽车轻量化材料创新发展[J]. 王本力,曾昆. 新材料产业. 2018(10)
[10]激光拼焊板在车身轻量化中的应用[J]. 黄维,王志娟,鲁后国,张羽. 汽车工艺师. 2018(07)
本文编号：3023356
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