Ni/Si中间层对铝/钢激光焊接头组织与性能的影响

研究了以Ni箔以及预置Si粉的Ni箔为中间层的铝/钢异种金属激光焊行为. 系统考察了不同激光功率下预置Si粉的Ni箔中间层对铝/钢异种金属激光焊接头组织与性能的影响. 结果表明，加入预置Si粉的Ni箔做复合中间层时，与只添加Ni箔片做中间层时相比，焊接接头的最大剪切力明显提高，其中激光功率为2 150 W时焊接接头的最大剪切力提高至1 307.96 N；Si粉的添加增加了熔池的流动性，并使得铝/钢界面的物相组成、元素分布和微观组织形态发生了改变；焊缝区生成了Fe-Si及Al-Si二元新相，有效抑制了Fe-Al二元脆性相的生成，改善了铝/钢的焊接性. 因此，预置Si粉的Ni箔复合中间层的加入，可以有效地改善铝/钢异种金属激光焊过程中的冶金反应，进而提高焊接接头的力学性能.     

铝/钢异质金属旋转摩擦焊研究进展

铝/钢旋转摩擦焊具有焊接质量好、焊接效率高的突出优势,特别适合轴类、管类结构的焊接制造。但是,由于旋转摩擦焊独特的旋转运动形式导致接头中微观组织与接头性能沿径向分布的不均匀性,成为制约其在关键领域应用的瓶颈之一。文中综述了铝/钢异质金属旋转摩擦焊国内外研究现状,主要分析了旋转摩擦焊工艺、微观组织与力学性能等,并探讨了铝/钢旋转摩擦焊技术未来研究的方向。     

铝和不锈钢摩擦焊接界面组织与性能研究

针对6061铝合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢异种金属焊接,采用连续旋转摩擦焊接实现铝钢异种材料焊接,并采用SEM、EDS进行组织分析和性能测试。试验结果表明:在旋转速率为600 r/min、顶锻压力为4.5 MPa,顶锻时间为2 s等工艺参数条件下,铝/钢摩擦焊接头结合紧密,界面呈现波纹状;接头抗拉强度可达252 MPa,且拉伸断裂位置发生在铝侧;铝/钢异种材料接头的结合界面两边互有元素扩散,形成厚度小于2μm的金属间化合物层;其显微硬度在界面处发生阶跃变化,且形成金属间化合物的界面处硬度最高达230 HV。     

旋转速度对铝/钢填丝搅拌摩擦焊接头性能的影响

铝与钢复合结构是实现载具轻量化的有效途径之一,为了指导铝与钢搅拌摩擦焊接技术的工业应用,必须开展铝与钢异种材料的搅拌摩擦焊接工艺试验。采用填丝搅拌摩擦焊对2.8 mm厚的Q235冷轧钢和2.9 mm厚的5A06铝合金异种金属进行对接焊,分析接头的宏观形貌、微观结构、组织成分、微观硬度和断口形貌。结果表明:C形界面的内凹深度、界面IMC层厚度随旋转速度的增加而增加;大量Al3Ni颗粒呈弥散分布于焊缝中;在旋转速度为420 r/min时,界面IMC层为厚度1.3μm的FeAl相,接头主要断裂于焊核区,断裂模式为韧性断裂,平均抗拉强度为240.3 MPa,正弯角度为19.3°、背弯角度为13.4°;接头显微硬度呈不对称分布,表现出阶跃特征。     

铝/钢搅拌摩擦焊金属间化合物调控研究进展

铝/钢异种金属的可靠连接是汽车行业实现轻质节能设计的重要途径. 铝和钢的热物理性能和化学性能差异大，采用固相焊方法连接较为适宜. 搅拌摩擦焊(friction stir welding, FSW)具有热输入低、高温停留时间短和焊接变形小等特点，在连接铝/钢异种金属上具有较大的优势和潜力. 铝/钢异种金属FSW高质量的核心技术之一为界面金属间化合物的调控. 基于铝/钢FSW固相连接机制，文中从焊接参数(焊接速度、焊具转速、偏移量、倾斜角和下压量)、焊具结构(搅拌针形貌、螺纹及锥角)和中间层(铝和锌等)设计等方面对界面金属间化合物调控的研究现状进行了综述，并围绕接头承载能力的提升总结了铝/钢FSW新技术(匙孔填充、自铆接及外源辅助FSW)，并进一步展望了铝/钢FSW的发展趋势.     

钛/钢异种金属焊接的研究现状

实现钛与钢异种金属间的有效连接比较困难。为了探寻钛/钢的有效连接方法,在分析钛/钢异种材料的焊接性基础上,对钛/钢异种金属间的激光焊、电子束焊、激光-电弧复合焊等研究现状进行探讨。生成于接合界面的脆性金属间化合物是严重限制钛/钢异种金属接头性能的主要因素;选用合理的焊接工艺和添加适宜的中间层是实现钛/钢有效连接的重要途径。提出采用双层或多层金属的中间层来抑制界面金属间化合物生成是今后的研究方向。     

铝铜异种金属冷压焊及其焊缝接头显微组织和性能

研究了铝铜异种金属冷压焊的焊接工艺,对铝和铜的焊接性能及冷压焊的焊接特点进行了分析.用冷压焊进行了铝铜异种金属对接接头的焊接试验,并对冷压焊的焊接工艺参数的选择进行了试验和分析.对焊接接头的显微组织、抗拉强度、抗弯强度、电阻性能、耐温度变化性能及接头耐高温性能进行了试验和分析,其结果为铝铜异种金属焊接在电气产品中的使用提供了依据.     

大截面钢/铝异种金属摩擦焊接工艺研究

采用连续驱动摩擦焊技术对大截面铸态纯铝与Q235钢异种金属进行了焊接工艺试验,通过扫描电镜(SEM)分析接头和断口形貌,测试接头力学性能及其电阻率,得到了纯铝与Q235钢焊接接头的力学性能与焊接参数的关系。结果表明,大截面铸态纯铝与Q235钢间具有良好的摩擦焊接性,焊接界面宏观断口呈均匀银灰色,焊接情况良好,具有100%焊合的特征;采用优化焊接工艺参数施焊的焊接接头力学性能可以达到或超过铝侧基材;接头电阻率介于两侧母材电阻率之间。     

异种金属和镀层金属的焊接

铝气化器的焊接；摩擦焊和爆炸焊完成的钢-铝异种接头的组织和性能；镁铝复合接头的爆炸焊工艺。[编者按]     

钛合金与铝合金异种金属焊接的研究现状

对钛/铝异种金属焊接过程中脆性Ti-Al金属间化合物的控制方法进行了综述，介绍了熔化焊(激光焊、电子束焊)、钎焊、熔钎焊、扩散焊、搅拌摩擦焊及爆炸焊的研究现状，并对存在的问题与发展趋势进行了讨论。结果表明，钛/铝焊缝中极易形成脆性的Ti-Al金属间化合物，导致钛/铝接头强度的降低。在激光焊、电子束焊过程中，通过热源偏移的方式可以降低Ti-Al金属间化合物含量；采用合理的中间层，既能降低Ti-Al金属间化合物的含量又能形成塑性更好的金属间化合物。采用熔钎焊工艺并选用合适的填充材料，可以有效地抑制Ti-Al金属间化合物的生成。采用扩散焊工艺、通过添加中间层、在钛表面渗铝及合理控制工艺参数，能有效减少Ti-Al脆性金属间化合物的生成，但接头的抗拉强度不高。采用搅拌摩擦焊并通过添加中间层抑制钛/铝接头中Ti-Al脆性金属间化合物的形成，获得性能良好的钛/铝接头，但会受到焊件的形状的影响。采用爆炸焊工艺，可以细化界面中的金属颗粒，提高钛/铝接头的强度。     

铝/铜异种金属搅拌摩擦焊研究

搅拌摩擦焊作为一种固相焊接技术,它可以克服铝/铜在熔化焊接中的缺陷,提高接头质量,促进铝/铜异种金属在工业领域的应用。从搅拌摩擦焊焊接工艺、接头组织与性能等方面,综述了铝/铜异种金属搅拌摩擦焊技术在近几年的研究进展,总结了有待深入研究的问题。     

带状组织对铝/镁异种金属搅拌摩擦焊接头力学性能的影响

采用搅拌摩擦焊(FSW)对厚度为4 mm的6061铝合金与AZ31B镁合金进行不同工艺的平板对接试验. 采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及能谱仪(EDS)对接头进行微观组织观察，采用电子万能试验机对接头力学性能进行测试. 结果表明，在接头焊核区(WNZ)中存在着明显的带状组织，带状组织是由插入镁基体中的铝合金条以及弥散分布在条带上的金属间化合物(IMCs)组成；IMCs主要为Al₁₂Mg₁₇和Al₃Mg₂；铝/镁异种金属FSW接头裂纹形核和扩展均发生在带状组织内；焊接工艺影响带状组织形态和IMCs尺寸及数量；随着转速(n)的增加或焊接速度(v)的降低，带状组织呈弯曲状，长度相对较短且呈不连续分布；当转速(n)过高或焊接速度(v)过低时，带状组织变细，但IMCs数量增多且尺寸变大；铝/镁异种金属FSW接头强度主要取决于带状组织形态和IMCs尺寸及数量.     

SUS321/5A06软钎焊接头界面组织特征

采用空气炉中软钎焊工艺获得了SUS321不锈钢/5A06铝合金异种金属钎焊接头,通过金相观察分析接头宏观形貌及界面组织特点,使用扫描电镜进行高倍组织观察及能谱分析,进一步阐述了钢/铝异种金属空气炉中软钎焊接头界面层结构,并分析了接头性能的薄弱环节。     

Cu/Al异种金属连接的研究现状

异种金属接头由于具有优良的性能,因而在许多领域得到广泛的应用,也使得异种金属连接成为当今研究的热点,但铜铝焊接时脆性相的生成,使得铜铝接头的性能很难保证.概述了近年来国内外铜铝异种金属焊接技术的研究现状,针对钎焊和摩擦焊技术做了重点介绍,分析了当前铜铝连接存在的主要困难,对于推动Cu/Al异种金属接头的研究及应用具有重要意义.     

钢/铝异种金属连接工艺的研究现状

近年来采用钢与铝异种金属连接结构的产品越来越多,采用钢铝异种金属焊接可以减轻结构部件的重量,实现轻量化。但钢铝焊接时易出现裂纹、金属间化合物等,严重影响了焊接接头质量。笔者阐述了近年来国内外钢铝异种金属之间各种焊接工艺（压焊、钎焊、熔焊、搅拌摩擦焊）的研究现状,认为激光熔-钎焊方法既易于控制焊接热输入,又能较好的控制钢铝金属间脆性物质层,是一种实现钢与铝异种金属连接的具有前景的工艺。     

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.     

Q235钢与5052铝合金感应-静压焊接头界面微观组织和力学性能

为了有效实现车身上的钢/铝复合结构连接，提出了一种新型的焊接与连接技术?感应-静压焊(induction-pressure welding，IPW). 通过光学显微镜、电子扫描显微镜对钢/铝合金连接界面的组织形貌进行观察，通过X射线色散能谱仪、X射线衍射仪及显微硬度计测试了钢/铝连接界面的化学成分、金属间化合物种类以及显微硬度. 结果表明，采用感应-静压焊工艺可以实现Q235钢与5052铝合金的有效连接. 接头界面上1、2号试样的金属间化合物平均厚度分别为115，85 μm. 接头界面的微观组织形貌呈锯齿状，并且组织向钢侧生长. 接头界面组织的硬度明显高于两侧钢铝基体组织的硬度，1，2号试样接头的抗拉强度分别为49，158 MPa. 同时，在整个感应-静压焊工艺过程中，随着加热温度的降低，金属间化合物厚度呈线性减少. 此外，还发现铝原子的扩散能力显著高于铁原子. 故而，在钢/铝感应-静压焊接头界面生成了富铝的金属间化合物Fe₂Al₅和FeAl₂.     

DP590钢/AA6061-T6铝合金异种金属对接搅拌摩擦焊温度场的数值模拟

为了研究DP590钢和AA6061-T6铝合金异种金属对接搅拌摩擦焊工艺参数对温度场的影响,优化实际焊接时工艺参数的可选择范围,首先建立了异种金属对接搅拌摩擦焊搅拌头摩擦生热的热输入模型,然后运用ABAQUS软件模拟出DP590钢和AA6061-T6铝合金对接搅拌摩擦焊的温度场,研究焊接过程中异种板材温度场的分布规律,最后通过调整焊接参数模拟出接头的温度分布,对比分析搅拌头偏置位置、焊接参数对接头温度场的影响。结果表明:钢铝异种金属对接搅拌摩擦焊焊接过程中的最高温度处位于DP590钢板侧,搅拌针偏置主要影响钢板的温度分布,搅拌头转速是影响焊接接头温度场的主要因素。     

铝/钢异质金属搅拌摩擦焊技术研究进展

铝/钢异质金属复合结构具有轻质节能、降低成本、可以满足不同的工作条件等特点,在航空航天、船舶制造等领域的应用日益受到重视。由于铝和钢的物理化学性质存在巨大差异,铝和钢的连接成为焊接领域的难点问题。搅拌摩擦焊作为一种固相连接方法,具有热输入低、高温停留时间短、焊接变形小等特点,对克服铝/钢异质金属性能差异带来的焊接困难具有优势,已成为铝/钢异质金属焊接的研究热点。综述了铝/钢异质金属搅拌摩擦焊国内外研究现状,主要涉及搅拌头材料选择与结构设计、焊缝成形、焊接工艺窗口、力学性能、接头冶金结合、连接机制以及外源辅助搅拌摩擦焊新技术,可以为铝/钢异质金属结构的轻量化设计提供新思路,最后对其发展趋势进行了展望。     

钛合金/纯铝异种金属摩擦焊接工艺

进行了TC4钛合金与L5纯铝异种金属的摩擦焊接工艺及其焊后回火热处理工艺研究,利用光学金相分析、扫描电镜EDX线扫描、拉伸性能及硬度的测试,探讨了TC4钛合金与L5纯铝异种焊接接头焊合区的微观组织及其力学性能.研究表明,T℃4钛合金与L5纯铝间具有良好的摩擦焊接性,焊合区无金属间化合物相生成,焊接接头强度等于或高于铝基材.经焊后回火热处理,摩擦焊接头两侧主要合金元素的扩散区宽度增大,焊合区钛合金侧的硬度值因时效作用而有所提高.