铝合金／镀锌钢TIG熔钎焊接头界面组织及力学性能

采用TIG熔钎焊进行了铝基钎料在镀锌钢板上的润湿铺展试验及铝合金与镀锌钢板的搭接试验,分析了钎料在钢表面的润湿铺展性,研究了接头界面组织,并测试了接头力学性能.研究结果表明,在1rIG电弧热源作用下铝基钎料在镀锌钢板上润湿铺展良好,钢板未熔化,润湿角<20°;获得了较好的铝合金与镀锌钢搭接接头,钢母材侧为钎焊连接,金属间化合物层厚度<9.0 um,从焊缝侧到钢侧金属间化合物经历了FeAl3-Fe2Al5+FeAl2→FeAl2+FeAl的转变,铝母材侧为熔焊连接,焊缝晶粒尺寸明显增大;搭接接头存在局部"未钎合"缺陷,成为裂纹根源,导致接头断裂在焊根附近的焊缝上,抗拉强度仅有90 MPa.     

镍基合金/不锈钢TIG熔-钎焊工艺的研究

采用高温铜基S211焊丝对镍基合金/不锈钢进行了TIG熔-钎焊工艺试验,研究了焊接电流、电弧长度、焊接速度和送丝速度等工艺参数对焊缝成形的影响,并对接头性能进行了测试.研究结果显示,TIG熔-钎焊可以采用小的热输入来减少母材的熔化,适当减小焊接电流和增大焊接速度能够有效控制焊接热输入,保证焊缝成形,而适当增大电弧长度,可以增大电弧加热面积,有利于钎料的润湿铺展;通过剪切试验测得接头断裂于焊缝与不锈钢边界面处,接头抗拉强度达到195.0MPa.     

激光毛化对铝/钢电弧熔钎焊接头界面与性能的影响

使用高性能铝/钢焊接件是汽车轻量化一直追求的目标. 针对铝/钢接头界面脆性金属间化合物层导致接头性能较差并限制其应用的问题，采用小功率激光毛化处理工艺改变钢表面微观形貌，开展铝上钢下的TIG熔钎焊试验. 通过扫描电镜观察分析了接头界面金属间化合物层的形态与分布，研究了激光毛化线间距对液态铝在钢表面润湿铺展行为及接头钎接界面金属间化合物形态与分布对接头力学性能的影响规律. 结果表明,钢表面经毛化处理后，液态铝在其表面的润湿铺展性能变差，但接头钢侧界面由平直状态变为凹槽锯齿状弯曲状态，使铝钢反应接触面积增大、机械咬合作用增强，同时凹槽对裂纹的扩展起到阻断作用，提高了接头的力学性能. 金属间化合物分布呈现出由沿界面均匀连续性分布变为凹槽内数量较多的非均匀分布特征. 当线间距为130 μm时，接头平均抗拉剪强度达到85.8 MPa.     

铝/钢微束等离子熔钎焊接头组织及力学性能

采用微束等离子焊接方法进行6010铝合金/镀锌钢对接熔钎焊工艺试验,在合适的工艺参数下获得成形良好的铝/钢熔钎焊对接接头,采用金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、拉伸试验机等多种测试手段对所得接头形貌、微观组织及力学性能进行分析. 结果表明,所得接头焊缝正、背面铺展良好,无气孔、裂纹、夹渣等明显缺陷,为典型的铝/钢熔钎焊对接接头;接头界面处形成锯齿状的Fe₂Al₅金属间化合物,且金属间化合物层厚度和焊缝铺展宽度共同决定了接头强度,当焊接电流为38.5 A时,熔钎焊接头抗拉强度为193 MPa,为铝母材的79.8%,接头断裂形式为韧脆混合断裂.     

5A02/Q235钢Nd:YAG激光-脉冲MIG复合热源熔-钎连接

研制开发了铝/钢特种钎剂,利用研制开发的铝/钢特种钎剂成功地实现了5A02铝合金板与普通Q235冷轧钢板的大光斑Nd∶YAG激光-脉冲MIG复合热源熔-钎连接,并对焊缝的成形、接头的性能及成分、钎剂中各成分的作用进行了分析.结果表明,涂有KAlF4 Sn Zn配方钎剂的Q235试板得到的焊缝成形美观,并且焊接过程稳定;拉伸试验中试样的破坏位置发生在铝母材的焊接热影响区,铝母材热影响区略有软化,接头抗拉强度可达167.3 MPa,约为5A02铝合金母材抗拉强度的83.6%,与5A02铝合金熔化焊接头的强度相当,接头的断裂方式为混合断裂;剪切试验中接头的最高抗剪强度可达106.3 MPa.扫描电镜分析表明,在接头钎焊连接界面处生成了一层厚度约为3.27 μm的金属间化合物层;能谱测试结果表明,Al,Fe原子在钎焊界面处扩散较为充分.     

Fe-Al金属间化合物对铝/钢钎焊接头力学性能的影响

研究了Zn-Al钎料钎焊铝/钢接头的铺展性能、钎焊接头力学性能与显微组织. 铺展试验结果表明,随着钎料中铝含量的增加,钎料在3003铝合金、Q235钢表面的铺展面积均增大,铝含量为15%(质量分数)时,在3003铝合金与Q235钢表面的铺展面积均达到最大值,继续增加铝含量,钎料铺展性能降低. 钎焊接头力学性能试验结果表明,随着钎料中铝含量的增加,钎焊接头强度提高,铝含量为12%(质量分数)时,88Zn-12Al钎料铝/钢钎焊接头强度最高,继续增加铝含量,钎焊接头强度降低. 综合考虑铺展性能及接头力学性能,88Zn-12Al钎料钎焊铝/钢接头性能最佳.     

AlSiNi钎料感应钎焊铝/钢接头的组织和力学性能

借助润湿试验、热分析等手段分析了AlSi12钎料和AlSiNi钎料的钎焊工艺性.使用扫描电镜、能谱分析、力学性能测试等手段分析了AlSi12，AlSiNi钎料钎焊铝/钢接头的组织形貌、断口形貌、相组成和力学性能.结果表明，AlSiNi钎料对钢的润湿性优于AlSi12钎料，但钎料熔化区间稍有扩大；在焊缝/钢界面处，AlSiNi钎料钎焊接头金属间化合物层的厚度为8.1 μm，比AlSi12钎料钎焊接头金属间化合物更薄，分布也更均匀；AlSiNi钎料钎焊接头中的含Ni金属间化合物塑韧性更好，与母材钢的结合力更强，AlSiNi钎料钎焊铝/钢接头抗拉强度高于AlSi12钎料钎焊接头.     

铝合金/不锈钢预涂层钨极氩弧熔钎焊接头的特性

通过在不锈钢表面预涂钎剂层,采用铝硅共晶钎料实现铝合金/不锈钢TIG熔钎焊连接,获得具有熔焊与钎焊双重性质的对接接头,运用OM、SEM、EDS分析接头的微观组织及成分,通过拉伸实验评定接头的力学性能.结果表明:铝母材局部熔化,与液态钎料混合后凝固形成焊缝,焊缝组织主要由α(Al)基体和在晶界析出的Al-Si共晶相组成;不锈钢不发生熔化,液态钎料与不锈钢在界面反应形成不均匀分布的金属间化合物层,最大厚度不超过10 μm,界面上部金属间化合物较厚,呈锯齿状,主要相成分为α(τ5)-Al7.4Fe2Si;界面下部金属间化合物较薄,呈细须状,由α(τ5)-Al7.4Fe2Si+α(Al)混合相构成;接头的平均抗拉强度为90.6 MPa,焊缝/不锈钢界面下部为连接的薄弱环节,成为断裂的起始位置.     

辅助TIG电弧对铝合金/不锈钢MIG熔-钎焊接头形成机制及显微组织的影响

利用一种新型的复合熔-钎焊工艺焊接铝合金和不锈钢。在MIG熔-钎焊工艺中,因钢的导热性差而导致焊缝钢侧的温度梯度变化剧烈,利用TIG电弧加热钢侧可改善这一现象。TIG辅助电弧改善了熔融金属在钢基体上的润湿性,使熔融金属能充分地在钢侧焊接坡口区正面及背面充分润湿,所得接头成形良好;增加了金属间化合物层内Cr、Ni的含量,提高了其力学性能;同时,改变了化合物层的形貌,增强了其与焊缝的结合强度。TIG辅助焊接工艺下获得接头的平均拉伸强度（146.7 MPa）明显高于无辅助TIG电弧下接头的拉伸强度（96.7 MPa）。     

铝合金/钢异种金属激光熔钎焊技术研究进展

铝合金/钢异种金属激光熔钎焊技术具有能量密度高、升温和冷却速度快、熔化位置控制精确、焊后变形小、自动化程度高等优势，特别适用于汽车制造行业。从铝合金与钢界面润湿铺展、界面微观调控、熔钎焊接头性能评价三个方面对国内外铝合金/钢异种金属激光熔钎焊技术的研究成果进行了综述，重点介绍了金属镀层、钎剂、母材热场对铝合金与钢激光熔钎焊过程中的界面润湿铺展的影响，归纳了界面热场、辅助能场、坡口面角度、合金元素对铝合金与钢激光熔钎焊过程中的界面微观调控作用，总结了铝合金与钢激光熔钎焊接头性能的评价方法。并指出优质、高效、高可靠的铝合金/钢异种金属激光熔钎焊技术仍需要解决以下四方面的问题：钢母材表面钎料润湿铺展的精准可控；铝合金/钢激光熔钎焊界面反应的精确可调；铝合金/钢激光熔钎焊接头的高强韧设计；铝合金/钢熔钎焊接头性能的可靠性评价。     

Experimental study on dissimilar TIG welding-brazing of 5A06 aluminum alloy to SUS321 stainless steel

Dissimilar metals TIG welding-brazing of 5A06 aluminum alloy to SUS321 stainless steel has been carried out with Al-Si12 eutectic filler metal and modified non-corrosive flux. The surface appearance and microstructures of the joint were analyzed and the average tensile strength of the joint was estimated. The results show that a sound dissimilar metals joint is obtained by TIG welding-brazing. Slag and residual flux on steel surface can be removed by sanding easily. The joint has dual characteristics: in aluminum alloy side, it is a welded joint, while in stainless steel side, it is a brazed joint. The whole interface layer, unequal in thickness at different position, ranges from 5μm to 25μm. The average tensile strength of the butt joint reaches 120MPa and the fracture occurs at the interface layer.     

Analysis on interfacial layer of aluminum alloy and non-coated stainless steel joint made by TIG welding-brazing

Dissimilar metals TIG welding-brazing of aluminum alloy and non-coated stainless steel was investigated. The resultant joint was characterized in order to identify the phases and the brittle intermetaUic compounds (IMCs) in the interfacial layer by optical metalloscope (OM), wanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectrometer (EDS), and the cracked joint was analyzed in order to understand the cracking mechanism of the joint. The results show that the microfusion of the stainless steel can improve the wetting and spreading of liquid aluminum base filler metal on the steel surface and the melted steel accelerates the formation of mass of brittle IMCs in the interracial layer, which causes the joint cracking badly. The whole interfacial layer is 5 - 7 μm thick and comprises approximately 5 μm-thickness reaction layer in aluminum side and about 2 μm-thickness diffusion layer in steel side. The stable Al-rich IMCs are formed in the interfaciallayer and the phases transfer from (Al + FeAl3) in aluminum side to (FeAl3+ Fe2Al5) and (α-Fe + FeAl) in steel side.     

Ti/Al异种合金电弧熔钎焊接头温度场与界面微观组织

采用交流TIG焊电弧与AlSi12焊丝实现了TC4钛合金与LF6铝合金熔钎焊连接,通过有限元软件分析接头温度场,并利用扫描电镜观察接头钎焊界面的微观组织特征.结果表明,接头温度分布极不均匀,钛侧梯度大高温区窄,铝侧梯度小高温区范围广,冷却时高温区逐渐向钛侧偏移.当钨极正对钛钝边时,等温线平行于钎焊界面,温度分布均匀,有利于形成组织均匀的界面反应层.冷体熔钎焊加速了钎焊界面的冷却,降低了钛的溶解量,可抑制金属间化合物的生长.化合物层形貌由空冷时的锯齿状转变为胞状生长.     

铝/钢电弧辅助激光对接熔钎焊铺展特性

采用小功率TIG电弧辅助激光热源进行5A06铝合金和热镀锌ST04Z钢的预置粉末对接熔钎焊工艺试验,通过SEM,Photoshop来研究预留间隙、背面填涂钎剂、激光热输入、辅助电弧电流、热源中心间距、填加焊丝对熔钎焊接头铺展宽度的影响. 结果表明,预留小于0.5 mm的间隙与背面填涂钎剂均可增大铺展宽度;在未焊穿的前提下,随激光热输入和辅助电弧电流的增加,铺展宽度增大;随热源中心间距的增大,铺展宽度先增加后减小. 焊接熔池中填加Al-Si焊丝较未填加焊丝的铺展性更好,获得连续、美观的焊缝表面形貌.     

Wetting length in gas metal arc brazing of galvanised steel

Appropriate substrate surface wetting by a molten filler ensures a sound bead profile during brazing. A theory to estimate the wetting length considering gradual cooling of liquid filler and loss in its ability to spread is currently unavailable. We present here a methodology to estimate wetting length based on the minimisation of energy for spreading of a liquid filler considering its gradual cooling and tested the computed results in gas metal arc brazing of galvanised sheets for a wide range of conditions. The computed wetting lengths are used further to estimate bead height and toe angle of joint profile.     

SnAg1.0Cu0.5对Ag30CuZnSn药芯钎料润湿性能及钎焊接头力学性能的影响

向Ag30CuZnSn药芯钎料药粉中添加SnAg1.0Cu0.5(SAC105)粉末,研究了不同SAC105含量对Ag30CuZnSn药芯钎料钎缝组织及钎焊接头性能的影响. 结果表明,SAC105的加入可以显著提高Ag30CuZnSn药芯银钎料的润湿铺展性能,随着SAC105的添加量增加,Ag30CuZnSn药芯银钎料的润湿铺展面积增大. 这主要是因为Sn元素的增加能显著降低钎料的熔化温度,从而增大液态金属的过热度,降低液态金属的粘度,增强液态金属的流动性,最终提高Ag30CuZnSn钎料在304不锈钢表面的润湿铺展性能. SAC105添加量为20% (质量分数)时,钎缝组织最细,主要由交织状的银基固溶体构成,相应的钎焊接头抗剪强度最大为453 MPa,提高了29.9%.     

基于CuSi3焊丝的激光熔钎焊钢/铝异种金属工艺分析

采用直径1.6 mm的CuSi3焊丝对钢/铝异种金属进行激光填丝熔钎焊.使用光学显微镜观察了焊缝宏观成形,利用SEM,EDS,XRD分析了接头微观组织,通过原位纳米压痕仪和拉伸试验机测试了接头力学性能.结果表明,采用CuSi3焊丝实现了6061铝合金和镀锌板的激光搭接熔钎焊,优化了工艺参数,获得了成形良好的焊缝.焊缝呈现三个特征区:钢侧界面区、焊缝中心区和铜焊丝/铝过渡区.进一步研究表明,铜焊丝/铝过渡区组织包含Cu₉Al₄和CuAl₂金属间化合物,呈现带状、粗大骨架状、细小骨架状夹杂层片状和树枝状四种形貌.铜焊丝/铝过渡区硬度远高于相邻区域,粗大骨架状区域硬度最高达到9.97 GPa,拉伸断裂于粗大骨架状区域,断口呈现脆性断裂.