DP590双相钢和6082铝合金异种金属激光焊接头组织与性能研究

对1.2 mm厚的DP590双相钢和6082铝合金进行钢上铝下搭接形式的异种金属激光焊接试验。结果表明:当激光功率为2700 W,焊接速度为30 mm/s,离焦量为0 mm时可以获得较好质量的接头;在焊缝界面处形成了Fe Al和Fe3Al等脆性金属间化合物;接头的抗剪强度为23.7~31.5 MPa;接头焊缝中心的硬度值最高,且从母材侧进入焊缝区域时存在一个明显的硬度值跃升界面。     

送丝速度对铝/钢激光填丝熔钎焊性能的影响

采用光纤激光器对铝/钢异种金属搭接接头进行激光填丝熔钎焊试验研究。分析了送丝速度对焊缝成形质量、金属间化合物层厚度及力学性能的影响。试验结果表明,选择适当的送丝速度,利用铝和钢的不同熔点,使铝母材刚好熔化但是钢母材不熔化,熔化的铝母材与填充金属一起铺展在钢母材表面并与其实现钎焊连接,可形成优质的熔钎焊接头。当送丝速度小于3. 5 m/min时,易形成硬脆性金属间化合物而导致焊缝开裂。金属间化合物层厚度应控制在一定范围内,方可保证接头性能。当送丝速度为4. 5 m/min时,焊接接头强度有所提高,其线载荷达到203. 5 N/mm,约为铝合金母材抗拉强度的83. 7%。     

镀锌钢/6016铝合金激光焊的BP神经网络工艺优化及组织和性能

为了抑制或减少镀锌钢/6016铝合金在激光焊过程中生成Fe/Al脆性金属间化合物,采用光纤激光器,不添加任何钎料,对汽车车身用镀锌钢与6016铝合金平板试件进行激光搭接焊试验。利用ANSYS有限元分析软件,建立钢/铝激光焊热源模型。基于模拟计算与温度同步测量,获取不同工艺条件下焊接熔深,将其作为训练样本,利用BP神经网络,建立激光焊条件下焊接功率、焊接速度、离焦量与焊接熔深之间的非线性映射关系,优化焊接工艺参数。采用卧式金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、微机控制电子万能试验机等手段对优化工艺条件下焊接接头各区域的金相组织、断口形貌、界面元素分布、主要物相和接头力学性能进行研究。结果表明:模拟计算获得工件表面距焊缝中心不同位置温度与实验同步测量温度基本吻合,所建热源模型能反映激光焊实际过程特点;通过神经网络方法建立模型预测不同工艺参数下焊接熔池深度的相对误差控制在10%以内;优化工艺条件下,焊缝横截面铝熔化,钢少量熔化,液态铝在钢表面润湿铺展良好,钢/铝界面层形成厚度约为9μm、由FeAl和Fe3Al组成的金属间化合物层,焊接接头平均抗剪强度为27.70 MPa,断裂形貌表现为准解理和韧性的混合型断裂特征。     

铝/钢异种金属激光焊接熔池形状的计算机模拟

通过建立数学模型和Matlab软件,对铝/钢异种金属焊接过程中的固/液相界面和汽/液相界面进行了计算模拟,分析了激光焊接工艺参数对熔池形状和熔深熔宽的影响。结果表明,固/液相界面的熔池深度明显要比汽/液相界面的熔池深,且在横向尺寸和移动方向上的熔池中固/液相界面的区域明显要比汽/液相界面的宽;铝/钢异种金属适宜的焊接工艺参数:激光焊接功率为1 600~1 800 W,焊接速度为25~40 mm/s,激光光斑直径范围为0.2~0.6 mm。     

SUS321不锈钢和6061铝合金激光搭接焊接头的组织和力学性能

焊接参数对钢铝异种接头质量影响明显。主要研究不同的激光功率和焊接速度对SUS321不锈钢和6061铝合金焊缝成形的影响,分析异种接头的微观形貌特征及组成,并对接头的断口形貌和力学性能进行了试验研究。结果表明,不同焊接速度和激光功率对于焊缝成形有着重要影响:当激光功率为2 200~2 400 W,焊接速度为30~35 mm/s时可以获得质量较高的焊缝;在焊接过程中,接头界面形成了FeAl、Fe_2Al_3和Fe_3Al等金属间化合物,它们的存在影响了接头的力学性能;接头在拉伸试验中发生韧性断裂,且裂纹最先在金属间化合物中萌生,并沿着钢铝反应界面进行扩展,直至整个接头发生断裂。     

钢/铝异种金属添加粉末的激光焊接

采用光纤激光器对1.4 mm厚DC51D+ZF镀锌钢和1.2 mm厚6016铝合金平板试件进行添加Mn、Zr粉末的激光搭接焊试验,利用金相显微镜、显微硬度仪、扫描电镜、X射线衍射仪、微机控制电子万能试验机等研究焊接接头各区域的金相组织、显微硬度、断口形貌、主要物相与接头的力学性能。结果表明:在钢/铝激光焊中添加Mn、Zr粉末,焊接接头平均抗剪强度与没有添加粉末相比,有所提高,其中添加Zr粉末的提高效果明显;Mn、Zr粉末的添加改变了钢/铝界面的元素分布、物相组成及微观组织形态,添加Mn能提高熔池金属的流动性,利于钢/铝界面结合,而添加Zr,焊缝区晶粒细小,形成新的ZrFe3.3Al1.3韧性相,抑制Fe-Al脆性金属间化合物生成。因此,添加Mn、Zr均改善了钢/铝焊接接头的力学性能。     

钢铝异种金属对接接头激光填丝熔钎焊工艺研究

采用光纤激光和铝硅焊丝对2.5 mm厚6013铝合金和镀锌低碳钢的异种金属对接接头进行了激光填丝熔钎焊,试验研究了激光功率、偏移量、送丝速度等焊接工艺参数以及坡口角度对焊缝成形的影响,表征了典型焊缝界面处的微观组织,评估了钢/铝熔钎焊对接接头的抗拉强度。试验结果表明:在适当焊接参数下可以获得成形良好、无气孔缺陷和裂纹,且具有一定抗拉强度的钢/铝对接接头。在钢板采用30°坡口时,接头最大抗拉强度为88 MPa,45°坡口时强度可以达到135 MPa。     

镀锌钢一6016铝合金异种金属加入中间夹层铅的激光焊接

对1．2mm厚镀锌钢板和1．15mm厚6016铝合金平板试件进行了加入中间夹层铅的激光搭接焊试验,通过调整焊接工艺参数获得最佳焊接成形,利用卧式金相显微镜、扫描电镜、x射线衍射、微机控制电子万能试验机等手段研究了焊接接头各区域的金相组织、断口形貌、主要物相与接头力学性能．结果表明,在钢／铝激光焊中添加中间夹层铅,焊接接头的平均抗拉强度和断后伸长率分别为68．51MPa和2．37％,与没有加铅夹层相比,抗拉强度和断后伸长率明显提高;夹层铅的加入,改变了钢／铝界面的元素分布、物相组成及微观组织形态,焊接接头过渡区域Fe,Al,Zn,Mg,Pb元素的混合区宽度较大,除生成Fe—A1,Mg—Zn脆性金属间化合物外,产生了新的金属间化合物Mg2Pb,改善了焊缝金属的力学性能。     

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

采用电弧加热镀锌钢板,通过热传导使铝合金熔化,形成两个互不接触的熔池,实现钢/铝异种金属搭接熔钎焊;利用扫描电镜(SEM)与能谱(EDS)对连接界面的微观组织进行观察与分析.结果表明:在连接界面形成两种金属间化合物,一种为接近铝合金母材呈针状或絮状的FeAl3,另一种为接近钢呈舌状或条状的Fe2Al5;反应层FeAl3的厚度在连接界面上的分布大致均匀;而反应层Fe2Al5的厚度从焊缝中心向两侧逐渐变薄;随着焊接线能量的升高,接头的承载能力呈先增大而后减小的趋势,最高承载能力可达177.2 N/mm,为铝合金母材强度的84％.     

5754铝合金/镀锌钢CMT焊接接头微观组织和力学性能的研究

分别选用ER4043焊丝和ER4047焊丝,采用CMT焊对AA5754铝合金板和DC56+Z50镀锌钢板异种材料进行焊接,通过拉伸、弯曲、疲劳以及金相分析等试验对铝/钢焊接接头力学性能与显微组织进行了研究.结果表明:在CMT电流模式下,采用ER4043焊丝和ER4047焊丝均能得到成形良好的焊接件.拉伸断裂在铝侧焊缝,同时生成的金属化合物层厚小于10μm,主要是Fe2Al5和FeAl3.焊接电流为60 A,采用ER4043焊丝的焊接接头抗拉性能较为理想,在焊缝处均没有出现裂纹,铝/钢搭接接头的断裂位置在铝侧焊缝处,但是接头疲劳性能存在较大的波动,接头的疲劳寿命达到107次时加载应力仅为63 Mpa.     

铝/镀锌钢异种金属旁路分流MIG电弧熔钎焊界面区组织与接头性能

以2 mm厚6061铝合金与镀锌钢板为试验材料,进行旁路分流MIG电弧熔钎焊工艺试验.采用金相显微镜、扫描电镜和拉伸试验机对接头组织及力学性能进行研究,分析了不同焊接速度时界面层组织和接头性能的变化规律.结果表明,随焊接速度增加焊接热输入减少,界面温度下降,元素扩散速度降低,导致接头界面结合层变薄.另外接头强度随焊接速度与界面层厚度增加呈现先增加后减小的趋势,最高强度达135.32 MPa.当焊接速度较低时,界面温度高,易形成脆性金属间化合物,导致其接头性能下降;高速焊接时,铝/钢界面反应不充分,甚至存在未钎合和气孔等缺陷,影响了接头性能.     

镀锌钢/铝添加中间夹层Cu、Pb的激光搭接焊研究

对1.2 mm厚DC56D+ZF镀锌钢和1.15 mm厚6016铝合金平板试件进行了添加中间夹层Cu、Pb的激光搭接焊实验研究,利用体视显微镜、卧式金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、微机控制的电子万能试验机等手段研究了钢/铝焊缝的表面成形性、接头各区域的金相组织、界面元素分布、断口形貌、主要物相与接头力学性能。结果表明:添加中间夹层Cu、Pb,焊接接头的平均抗拉强度分别为49.44、73.51 MPa,伸长率分别为1.63%、2.37%,与未添加夹层相比,抗拉强度和伸长率提高,其中Pb提高效果优于Cu;不加夹层,钢/铝试样断口呈明显脆性断裂特征;加入夹层Cu,脆性断裂特征不明显;而加入夹层Pb,试样断口呈韧性断裂特征;添加夹层Pb,钢/铝界面连接处Fe、Al、Zn、Mg、Pb元素变化剧烈,混合区宽度大,新生成Mg2Pb金属间化合物的结构比FeAl金属间化合物稳定,能抑制脆性FeAl金属间化合物生成。这是添加夹层Pb明显改善钢/铝焊接接头力学性能的重要原因。     

镀锌钢-6016铝合金激光焊接组织性能与第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算Fe8Al8及(Fe7X)Al8(X=Pb,Sn,Ti,Cu,Mn,Si,Zn)超胞模型的弹性模量与电子结构,在分析合金化元素改善FeAl金属间化合物力学性质的基础上,选取降低脆性效果较好的Cu和最好的Pb,对1.2 mm厚DC56D+ZF镀锌钢和1.15 mm厚6016铝合金平板试件进行加入中间夹层Cu和Pb的激光搭接焊试验。结果表明:FeAl金属间化合物为脆性相,其电子结构根源在于Fe的sd态与Al的sp态存在电子轨道杂化,为明显的共价键特征;FeAl合金化后,脆性降低,相应脆性由低到高的顺序为(Fe7Pb)Al8、(Fe7Sn)Al8、(Fe7Ti)Al8、(Fe7Cu)Al8、(Fe7Mn)Al8、(Fe7Si)Al8、(Fe7Zn)Al8、Fe8Al8,Pb合金化降低脆性效果最好,激光搭接焊加入中间夹层Pb,钢侧母材与焊缝界面区由母材侧较大晶粒和焊缝的细小晶粒交错形成,熔池金属与母材铝之间没有明显的分界线,焊接接头界面熔合良好;与未加夹层相比,加入中间夹层Cu和Pb后,焊接接头力学性能提高,其中Pb的作用优于Cu的,试样断口均具有韧性断裂特征。     

铝合金与低碳钢异种金属材料的激光-压轮焊接

为了解决传统焊接方法焊接铝合金与低碳钢异种金属的焊接接头性能低下的问题,对低碳钢(steel plate cold rolled commercial,SPCC)与铝合金(A5052-H34)异种金属进行了激光-压轮焊接试验,并确定了最佳的焊接工艺参数.利用激光显微镜、电子探针显微分析仪(EPMA)硬度测试仪、拉伸试验机测试了焊接接头的微观组织和力学性能.结果表明,在接合界面处金属间化合物由具有一定塑性的金属间化合物和完全脆性的金属间化合物组成;接合界面处的金属间化合物的带宽约为8~10μm,此时焊接接头的抗剪强度达到最大值(210 MPa);而具有一定塑性的金属间化合物带宽基本保持不变,约为1.8μm.     

几种铝钢异种金属熔钎焊工艺的对比与分析

采用脉冲旁路耦合电弧MIG焊、CMT及激光焊方法实现铝/镀锌钢板搭接焊,对焊缝界面微观组织、形貌及元素成分进行了观察分析,并测试了其力学性能.结果表明,三种焊接方法均可以实现铝/镀锌钢板异种金属的优质连接,获得成形良好的焊缝,搭接接头的抗拉剪强度均可以达到铝合金母材的80%以上,拉伸试样断裂在焊缝铝合金母材热影响区.当母材热输入及工艺合适时,三种方法下搭接接头界面处均形成一主要成分为Fe₂Al₅和FeAl₃,平均厚度约为8 μm的金属间化合物,而且控制金属间化合物的生成是获得铝/钢焊接优质接头的关键.     

铝/钛异种金属激光/激光-CMT复合熔钎焊工艺及其组织与力学性能

选用5A06铝合金和Ti6Al4V钛合金为母材,ER4047焊丝和粉状Nocolok钎剂为填充材料,采用激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊两种焊接方法,并对两种焊接接头的微观组织和力学性能进行对比分析.结果表明,激光熔钎焊与激光-CMT复合熔钎焊在合适的焊接工艺下均容易获得连续、稳定的焊接接头.铝/钛激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊焊缝中部组织均为α-Al固溶体和Al-Si共晶组织.激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊均在钛合金上表面处界面反应层最厚,其厚度分别小于10和6μm.激光熔钎焊焊缝偏钛侧界面主要为锯齿状,激光-CMT复合熔钎焊焊缝偏钛侧界面主要为层片状.激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊焊接接头均断裂在焊缝区,焊接接头平均抗拉强度分别为252和209 MPa,激光熔钎焊比激光-CMT复合熔钎焊接头抗拉强度高20%,而激光-CMT复合熔钎焊比激光熔钎焊焊接效率提升约1.5倍.     

激光焊接镁/铝异种金属的显微组织与性能

对1.8 mm厚AZ91镁合金和1.2 mm厚6016铝合金平板试件进行激光搭接焊试验,利用体视显微镜、卧式金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、电子显微硬度仪、微机控制电子万能试验机等手段研究镁/铝焊缝的表面成形性、接头区域的金相组织、界面元素分布、断口形貌、主要物相、显微硬度与接头力学性能。结果表明:激光功率1900 W,焊接速度50 mm/s,离焦量f为0,Ar气保护气体流量为15 L/min时,焊缝表面成形性良好,热影响区窄,晶粒细化;焊接接头平均抗拉强度和抗剪强度分别为13.99和12.79 MPa,镁侧和铝侧焊缝硬度均高于母材;剪切断口较平坦、光滑,出现相互平行的疲劳条纹;拉伸断口存在较多高度不一致的解理台阶,呈脆性断裂特征;镁/铝焊缝界面存在Mg17Al12、Mg2Al3主要物相,其中Mg17Al12脆性相高温下比Mg2Al3延性相结构稳定,是镁/铝焊接接头呈现脆性特征和较难实现焊接的主要原因。     

铝合金/镀锌钢板Nd:YAG激光+MIG电弧复合热源熔-钎焊接头的组织与性能(英文)

基于铝合金和镀锌钢在熔点上的差异,以ER4043(AlSi5)为填充材料,采用大光斑Nd:YAG激光+MIG电弧复合热源焊接工艺实现两者的熔-钎焊接,研究熔钎焊接头组织和性能。铝合金/镀锌钢板熔钎焊接头分为熔焊接头和钎焊缝两部分,熔焊缝组织由α(Al)等轴晶和晶界上短棒状的Al-Si共晶组织组成,焊趾处的富锌区为α-Al-Zn固溶体和Al-Zn共晶组织。钎焊缝为Fe-Al金属间化合物层,厚度为2~4μm,金属间化合物包括FeAl2、Fe2Al5和Fe4Al13,其中FeAl2和Fe2Al5位于近钢侧的紧密层,而Fe4Al13则呈舌状或锯齿状向熔焊缝内生长。接头抗拉强度随着焊接电流和激光功率的增大呈先增大后减小的趋势,最高可达247.3 MPa。拉伸断裂位置一般位于熔焊缝的熔合区,为以韧性断裂为主的混合断裂。接头内硬度的最大值位于钎焊缝处,然后分别沿着两侧钢板和铝合金熔焊缝逐步降低。     

镍铝青铜过渡层对钛合金/不锈钢异种材料激光焊接头组织与力学性能的影响

对3?mm厚TC4钛合金/15-5PH不锈钢异种材料进行了添加镍铝青铜(nickel?aluminum?bronze,NAB)过渡层的激光填充材料焊接,研究了NAB过渡层对接头成形、微观组织与力学性能的影响.?结果表明,添加NAB过渡层的TC4钛合金/15-5PH不锈钢异种材料激光焊接获得了良好成形的全熔透接头,接头抗...