工艺参数对Ni/Cu复合中间层下的铝/钢激光焊接接头显微组织与性能的影响

研究激光参数和中间层材料对6061铝合金与不锈钢焊接接头显微组织和性能的影响.结果表明,以0.05 mm铜箔和0.1 mm镍箔为中间层,改变激光功率可以优化焊接接头的致密度和组织;在铝合金附近发现大量新的Cu-Al二元相,有效地抑制Fe-Al二元脆性相的形成.当激光功率为2200 W时,最大剪切力为1350.96 N;...     

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。     

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.     

镍中间层对铝/镁异种金属搅拌摩擦焊接头微观组织的影响

采用搅拌摩擦焊(friction stir welding, FSW),引入厚度为0.05 mm镍箔作为中间层,在焊接速度不变条件下,采用不同转速对厚度为4 mm的6061铝合金和AZ31镁合金进行平板对接,对接头进行系列微观组织表征及力学性能测试,探讨转速对接头中镍颗粒分布状态,金属间化合物(intermetallic compounds, IMCs)种类与分布及接头强度的影响规律. 研究结果表明:与未引入中间层接头相比,引入镍改变了铝/镁异种金属FSW接头焊核区(weld nugget zone, WNZ)中IMCs种类及分布,WNZ存在明显的镁合金与铝合金相间的带状组织,其上分布着絮状Al₁₂Mg₁₇、颗粒状Mg₂Ni、层状Al₃Mg₂及大小不一的镍箔颗粒;随着转速增加,镍箔颗粒分布愈加均匀,Al₃Mg₂数量相对减少,且脆性Al₃Mg₂由连续分布逐渐演变为断续分布;当转速为750 r/min时,接头抗拉强度达到最大值,与未引入中间层接头相比,引入镍中间层接头抗拉强度提高了56 MPa,达到镁合金的56.9%.     

镀锌钢/铝合金激光熔钎焊接头组织及力学性能

为实现铝/钢异种材料的有效连接,采用激光熔钎焊对厚度均为2 mm的镀锌钢/5052铝合金进行搭接试验(铝上钢下).随着激光功率的增大(2400～2800 W),焊缝抗剪强度先增大后减小;激光功率为2400 W、2500 W时,有未焊透、未熔合等缺陷;激光功率为2600 W时抗剪强度达到最大值164.4 MPa,焊缝无表...     

铝/钢异种金属旋转摩擦焊接研究现状

根据铝/钢异种金属焊接冶金特点及旋转摩擦焊接工艺特点,分析认为旋转摩擦焊最适合铝/钢异种金属轴对称件焊接的工艺。分别介绍了连续驱动摩擦焊和惯性摩擦焊接工艺对铝/钢异种金属焊接接头的组织和性能的影响。总结了铝/钢异种金属摩擦焊接技术研发中亟待解决的主要科学问题,铝/钢旋转摩擦焊过程中摩擦界面及其附近剧烈的塑性流变对IMCs生成的影响规律和机制需要进一步的研究;需要开发相应的工艺措施促进铝/钢接头界面上形成以Fe-Al IMCs为标志的冶金结合,并使IMCs层厚度均匀化。最终指明,研究揭示铝/钢摩擦界面IMCs生成机理、相的组成、形态、分布等冶金行为,对铝/钢旋转摩擦焊接头的组织性能调控具有重要意义,也是铝/钢异种金属焊接结构性能保证的理论基础。     

银中间层对钢/铝激光双道焊接头组织与性能的影响

对钢/铝接头直接采用激光焊接时,接头极易产生脆性Fe-Al金属间化合物.针对该问题,采用激光双道焊接方法研究了银中间层对304不锈钢/6061铝合金焊接接头微观组织及力学性能的影响.结果表明,预置银为中间层,采用双道激光焊接工艺,焊后接头成形良好;组织分析表明,焊缝区域明显分为靠近铝侧的区域A和靠近钢侧的区域B,区域A由富银相和富铝相混合组成,区域B由纯银(区域B1)和奥氏体相(区域B2)组成.此外,焊缝中未出现脆性Fe-Al金属间化合物.力学性能测试结果显示,断裂发生在接头处的纯银区,抗拉强度为175.59 MPa,断后伸长率约为3％.     

铝/钢金属超声波辅助激光熔钎焊组织及性能

采用Al-Si合金作为填充金属,在超声波辅助激光熔钎焊条件下,实现了铝/钢异种材料的连接。研究了超声振动对接头界面结构、焊缝金属的晶粒尺寸及力学性能的影响。不施加超声振动时,在焊缝与钢的界面热源中心处形成了三层总厚度范围为8.3～12.3 μm的金属间化合物,远离热源中心处金属间化合物厚度范围为1.5～2.6 μm,接头强度较低且断裂位于焊缝与钢的界面处。应用700 W超声振动后,填充金属对钢的润湿能力增加,焊缝晶粒尺寸由32 μm降低至19 μm,界面处金属间化合物为0.5～1.0 μm的连续薄层θ相。这些共同导致断裂改变至铝合金侧熔合线附近的焊缝中,接头强度是不施加超声振动时强度的1.6倍。     

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％.     

脉冲激光焊接铝/钢异种金属的研究进展

铝/钢复合结构具有强度高、耐腐蚀、质量轻等优点,是汽车制造、航空航天等行业最受关注的实现轻量化设计的方案之一。然而,铝合金与钢的物理和化学性能严重不匹配,很难通过传统熔焊技术实现连接。脉冲激光焊接技术具有热输入控制精准、加工速度快、灵活性高、能量密度高等优点,在焊接铝/钢异种金属上存在着更大的优势。从脉冲激光参数、脉冲激光复合焊接、对焊接母材进行预处理等多个角度梳理了国内外脉冲激光焊接铝/钢异种金属的研究进展,并给出了铝/钢脉冲激光焊接技术仍需开展的工作,旨在为后续相关研究提供参考。     

热处理对9Ni钢焊接接头组织与性能的影响

对9Ni钢焊接接头分别进行了QT处理和IHT处理,采用拉伸、硬度、冲击试验,断口电镜扫描等方法研究了两种热处理对焊接接头显微组织及性能的影响。结果表明,未经热处理时焊缝的组织为细晶铁素体+针状铁素体;QT处理后焊缝的组织为马氏体+奥氏体;IHT处理后焊缝组织为马氏体+奥氏体+铁素体。QT与IHT处理均能使9Ni钢焊接接头的强度、硬度下降,塑性上升;IHT处理后焊接接头的伸长率达到29.0%,塑性优于QT态。经QT和IHT处理后,焊缝的低温冲击吸收能量分别从48 J上升至78 J和100 J;IHT处理可明显提升焊缝的低温韧性,其冲击断口为典型的韧性断裂。     

偏束距离对铝合金/钢电子束焊接接头组织与性能的影响

分析了不同偏束距离对铝合金/钢异种金属EBW接头的组织形态、化合物层厚度、裂纹缺陷以及接头性能的影响.结果表明,随着偏束距离的增加,焊缝中的Fe-A l化合物颗粒逐渐消失,晶界上的共晶体减少,化合物层形态由复杂变简单,厚度减小.偏束距离较小时,在化合物层附近的焊缝中存在裂纹缺陷;偏束距离较大时,在化合物层上存在裂纹.偏...     

铝合金/Ag中间层/钢的电子束偏束焊接头组织与性能(英文)

在铝合金与钢之间添加Ag中间层后进行电子束焊接实验。其他参数固定的情况下,对电子束作用位置不同时的焊缝成形、接头组织和力学性能进行分析。结果表明:随着电子束斑点从银-钢对接面向银侧偏移距离的增大,焊缝成形明显得到改善,接头中的气孔缺陷消失。在银-铝对接面形成由Ag2Al和Al共晶组成的过渡层,过渡层随着偏束距离的增大而变窄且不连续。当偏束距离过大时,在银-钢界面上形成FeAl和FeAl3两种化合物层。当电子束最佳偏束距离为0.2mm时,接头强度最高达193MPa,为铝母材的88.9%,此时断裂发生在银-钢界面上。     

焊接速度对微合金钢激光焊接接头组织性能的影响

研究了激光焊接速度对800 MPa级Nb-Ti-Mo微合金钢焊接接头的组织和性能的影响。通过体式显微镜、扫描电镜和透射电镜观察其形貌组织,硬度、拉伸试验测试其力学性能。结果表明,焊接接头宽度随着焊接速度(0.78~1.8 m/min)增大而逐渐减小,低焊速(0.78 m/min)下接头下塌严重。焊缝区组织主要为板条马氏体,并且在低焊速(0.78~1.2 m/min)情况下会形成少量贝氏体和铁素体。粗晶区组织为板条马氏体,并随着焊接速度增大,原始奥氏体晶粒尺寸逐渐减小。细晶区和混晶区组织均为铁素体和M-A组元,但是细晶区的组织更为细小,而混晶区的组织均匀性不佳。焊接接头峰值硬度出现在粗晶区,且随着焊接速度增大而减小。高焊速(1.5~1.8 m/min)下的接头拉伸断裂位置均出现在母材区,抗拉强度达835 MPa。     

中间层铜对铝/钢电阻点焊接头性能的影响

研究中间加厚度为50μm的铜箔对6061-T6铝合金与TRIP980高强钢异种金属电阻点焊组织与性能的影响。结果表明:采用厚度为50μm铜中间层,点焊接头主要由两部分组成,分别为熔核区与界面区,实质为熔-钎焊特征。当预热电流为8kA、预热时间为20cycle、焊接电流为16kA、焊接时间为15cycle、电极压力2.7kN时,接头拉伸力达到最大值为4.32kN,为纽扣断裂,较之未加铜片拉伸力提高约14%,且塑韧性提高。     

中间层铜对铝/钢电阻点焊接头性能的影响

研究中间加厚度为50μm的铜箔对6061-T6铝合金与TRIP980高强钢异种金属电阻点焊组织与性能的影响。结果表明:采用厚度为50μm铜中间层,点焊接头主要由两部分组成,分别为熔核区与界面区,实质为熔-钎焊特征。当预热电流为8kA、预热时间为20cycle、焊接电流为16kA、焊接时间为15cycle、电极压力2.7kN时,接头拉伸力达到最大值为4.32kN,为纽扣断裂,较之未加铜片拉伸力提高约14%,且塑韧性提高。     

保护气体对06Cr19Ni10钢焊接接头组织与性能的影响

通过拉伸、弯曲、硬度试验和金相分析,研究06Cr19Ni10不锈钢在φ(Ar)95%+φ(CO2)5%和φ(Ar)97%+φ(O2)3%两种保护气体下的MAG焊接头。结果表明:两种接头均具有良好的拉伸和弯曲性能;两者的显微硬度分布大致相同,焊缝硬度最高,热影响区硬度最低;母材基体组织为奥氏体,基体上有少量沿轧制方向分布的带状δ铁素体;焊缝中心为黑色树枝状δ铁素体均匀分布在白色奥氏体基体上,且晶粒细小均匀;熔合线附近为柱状奥氏体组织和板条状铁素体组织;热影响区组织为奥氏体基体上兼有少量δ铁素体。     

Research on the properties of laser welded joints of aluminum killed cold rolled steel

Aluminum killed cold rolled steel used for automobiles was welded in this paper by using CO2 laser with wavelength 10.6μm.The experiment shows that high quality of welding can be realized at welding speed of 4500mm/min by optimizing the parameters.The strenth and hardness of laser welded joints for aluminum killed cold rolled steel increased compared to those of the base metal while the formability decreased.Forming limit diagram of joint material indicated that the laser weld seam should avoid the maximum deformation area of automobile parts during the designing period for the position of weld seam.     

铝/钢预置Cu镀层激光搭接焊接头组织及力学性能

为研究以预置Cu镀层为中间层的铝/钢异种金属的激光焊接行为,在6061铝合金与DP590双相钢2种母材表面电镀Cu层,对预置Cu镀层的6061铝合金与DP590双相钢进行了激光搭接焊。利用扫描电镜、能谱仪、拉伸试验及显微硬度试验对接头的显微组织及力学性能进行了研究。结果表明,0.5 mm等厚的6061铝合金/DP590双相钢的预置Cu镀层激光搭接焊的优化工艺参数为激光单脉冲能量为10 J,脉宽为6 ms,频率为15 Hz,Cu镀层厚度为60 μm,铝/钢搭接焊缝的抗拉强度为59.8 MPa。预置Cu镀层起到了阻隔作用,能够减弱铝/钢的直接扩散,有效抑制了Fe-Al硬脆性金属间化合物的形成,提高了焊缝的抗拉强度,降低了焊缝显微硬度。随着预置Cu镀层厚度的增加,铝/钢焊缝的熔合界面变得更为光滑。 创新点： 采用脉冲激光焊对预置Cu镀层的6061铝合金和DP590双相钢进行搭接焊,预置Cu镀层能够控制合金元素对铝/钢焊缝质量的影响,有效提高铝/钢搭接焊缝的力学性能。