铝/钢异种合金激光-电弧复合焊接接头的界面性能及抗拉强度
发布时间：2022-01-06 23:25
以铝硅共晶合金Al-12Si为填充材料,采用光纤激光-冷金属过度（CMT）复合焊接技术制备铝/钢异种金属优质对接接头。通过SEM、EDS和XRD分析,结果表明:不锈钢和熔合区界面存在明显的金属间化合物（IMCs）层。从接头上部到下部,IMCs界面层逐渐增厚,并由锯齿状变成板块状。IMCs层通常表现为两层结构,分别为靠近钢基体侧的θ-Fe4（Al,Si）13层和靠近焊缝侧的τ5-Al8（Fe,Cr）2Si层组成。当激光偏移量为0.4 mm时,热输入的优化范围为80110 J/mm。在此范围内,IMCs界面层厚度范围为38.5μm,接头抗拉强度大于130 MPa,达到铝母材的80%以上。
【文章来源】：中国有色金属学报. 2015,25(02)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
焊接装置示意图
第25卷第2期梅述文，等：铝/钢异种合金激光电弧复合焊接接头的界面性能及抗拉强度353图1焊接装置示意图Fig.1Schematicdiagramsofweldingset:(a)Frontview;(b)Sideview2结果与分析2.1铝/钢异种金属接头连接特性及熔合区显微组织图2所示为在激光偏移量为0.4mm、焊接速度为2m/min、激光功率为2kW、送丝速度为5.4m/min的条件下获得的典型接头的截面形貌，左侧虚线表示不锈钢(304SS)在焊前的位置，右侧虚线表示铝合金母材(6061Al)在焊前的位置。通过焊前和焊后界面的对比可知：在激光和电弧的热作用下，低熔点铝母材充分熔化并与熔化的Al-12Si焊丝混合后形成焊缝熔合区(FZ)，具有典型的熔化焊接特征；相对而言，不锈钢母材除了根部尖角位置外，没有出现明显的熔化现象，界面形貌在宏观上仍然保持焊前特征，在微观上表现为液态焊缝金属和不锈钢母材在界面处通过化学反应形成紧密连接，具有典型的钎焊连接特征。脆性合金化合物的存在，焊缝金属和不锈钢母材之间的金属间化合物界面层是铝钢异种金属连接接头的薄弱环节，也是整个接头中需要关注和研究的重点[1112]。铝钢异种接头熔焊区域与传统熔焊接头一样包含有焊缝区、热影响区及铝母材。图3所示为熔焊区域焊缝金属和热影响区(HAZ)的显微组织，可以发现热影响区相对于母材晶粒明显粗化；焊缝金属则表现为树枝晶。其次，在焊缝金属晶粒晶界处有明显的析出相，通过EDS分析发现该析出相的成分为59.87Al-图2铝/钢激光CMT复合焊接接头截面SEM像Fig.2Cross-sectionSEMimageofaluminum/steellaser-CMThybridweldingjoint40.13Si(摩尔分数，%)。根据Al-Si二元相图可以确定该析出相为Al-Si共晶。2.2铝/钢异种金属接头IMCs界面层显微组织由于在接头根部不锈钢母材有少量熔化，为了?
354中国有色金属学报2015年2月图4图2中不同区域IMCs界面层的SEM像Fig.4SEMimagesofIMCslayersofdifferentareasinFig.2:(a)AreaA;(b)AreaB;(c)AreaC;(d)AreaD图3铝/钢激光CMT复合焊接头热影响区(HAZ)和焊缝区的SEM像Fig.3SEMimagesoflaser-CMThybridweldedAl/304SSjointsindifferentareas:(a)HAZ,correspondingtoareaFinFig.2;(b)Weldmetal,correspondingtoareaEinFig.2;(c)Highmagnificationimageof(b)
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝/镀锌钢薄板异种金属CMT熔钎焊接头组织与力学性能[J]. 余刚,曹睿,陈剑虹. 中国机械工程. 2012(21)
[2]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)
[3]铝合金/不锈钢钨极氩弧熔-钎焊接头界面层的微观结构分析[J]. 林三宝,宋建岭,杨春利,马广超. 金属学报. 2009(10)
[4]铝合金/不锈钢预涂层钨极氩弧熔钎焊接头的特性[J]. 宋建岭,林三宝,杨春利,马广超. 中国有色金属学报. 2009(07)
[5]基于激光——MIG复合热源的5A02铝合金/镀锌钢熔——钎焊[J]. 雷振,秦国梁,林尚扬,王旭友. 机械工程学报. 2009(03)
[6]铝/钛异种合金激光熔钎焊接头界面特性[J]. 陈树海,李俐群,陈彦宾. 中国有色金属学报. 2008(06)
[7]铝/镀锌钢板CMT熔钎焊界面区组织与接头性能[J]. 石常亮,何鹏,冯吉才,张洪涛. 焊接学报. 2006(12)
本文编号：3573355
【文章来源】：中国有色金属学报. 2015,25(02)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
焊接装置示意图
第25卷第2期梅述文，等：铝/钢异种合金激光电弧复合焊接接头的界面性能及抗拉强度353图1焊接装置示意图Fig.1Schematicdiagramsofweldingset:(a)Frontview;(b)Sideview2结果与分析2.1铝/钢异种金属接头连接特性及熔合区显微组织图2所示为在激光偏移量为0.4mm、焊接速度为2m/min、激光功率为2kW、送丝速度为5.4m/min的条件下获得的典型接头的截面形貌，左侧虚线表示不锈钢(304SS)在焊前的位置，右侧虚线表示铝合金母材(6061Al)在焊前的位置。通过焊前和焊后界面的对比可知：在激光和电弧的热作用下，低熔点铝母材充分熔化并与熔化的Al-12Si焊丝混合后形成焊缝熔合区(FZ)，具有典型的熔化焊接特征；相对而言，不锈钢母材除了根部尖角位置外，没有出现明显的熔化现象，界面形貌在宏观上仍然保持焊前特征，在微观上表现为液态焊缝金属和不锈钢母材在界面处通过化学反应形成紧密连接，具有典型的钎焊连接特征。脆性合金化合物的存在，焊缝金属和不锈钢母材之间的金属间化合物界面层是铝钢异种金属连接接头的薄弱环节，也是整个接头中需要关注和研究的重点[1112]。铝钢异种接头熔焊区域与传统熔焊接头一样包含有焊缝区、热影响区及铝母材。图3所示为熔焊区域焊缝金属和热影响区(HAZ)的显微组织，可以发现热影响区相对于母材晶粒明显粗化；焊缝金属则表现为树枝晶。其次，在焊缝金属晶粒晶界处有明显的析出相，通过EDS分析发现该析出相的成分为59.87Al-图2铝/钢激光CMT复合焊接接头截面SEM像Fig.2Cross-sectionSEMimageofaluminum/steellaser-CMThybridweldingjoint40.13Si(摩尔分数，%)。根据Al-Si二元相图可以确定该析出相为Al-Si共晶。2.2铝/钢异种金属接头IMCs界面层显微组织由于在接头根部不锈钢母材有少量熔化，为了?
354中国有色金属学报2015年2月图4图2中不同区域IMCs界面层的SEM像Fig.4SEMimagesofIMCslayersofdifferentareasinFig.2:(a)AreaA;(b)AreaB;(c)AreaC;(d)AreaD图3铝/钢激光CMT复合焊接头热影响区(HAZ)和焊缝区的SEM像Fig.3SEMimagesoflaser-CMThybridweldedAl/304SSjointsindifferentareas:(a)HAZ,correspondingtoareaFinFig.2;(b)Weldmetal,correspondingtoareaEinFig.2;(c)Highmagnificationimageof(b)
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝/镀锌钢薄板异种金属CMT熔钎焊接头组织与力学性能[J]. 余刚,曹睿,陈剑虹. 中国机械工程. 2012(21)
[2]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)
[3]铝合金/不锈钢钨极氩弧熔-钎焊接头界面层的微观结构分析[J]. 林三宝,宋建岭,杨春利,马广超. 金属学报. 2009(10)
[4]铝合金/不锈钢预涂层钨极氩弧熔钎焊接头的特性[J]. 宋建岭,林三宝,杨春利,马广超. 中国有色金属学报. 2009(07)
[5]基于激光——MIG复合热源的5A02铝合金/镀锌钢熔——钎焊[J]. 雷振,秦国梁,林尚扬,王旭友. 机械工程学报. 2009(03)
[6]铝/钛异种合金激光熔钎焊接头界面特性[J]. 陈树海,李俐群,陈彦宾. 中国有色金属学报. 2008(06)
[7]铝/镀锌钢板CMT熔钎焊界面区组织与接头性能[J]. 石常亮,何鹏,冯吉才,张洪涛. 焊接学报. 2006(12)
本文编号：3573355
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