铝合金/钢异种金属熔-钎焊技术研究进展

文中分析了铝及铝合金与钢异种金属焊接时存在的问题,认为铝合金/钢熔-钎焊接是最适合铝合金/钢复合结构制造的焊接技术.介绍了熔-钎焊接的概念及特点,综述了国内外激光熔-钎焊、TIG熔-钎焊、MIG熔-钎焊、CMT熔-钎焊以及激光+MIG电弧复合熔-钎焊等焊接工艺方法在铝合金与钢异种金属连接中的研究现状,并对比了各种工艺方...     

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。     

铝/钢异种金属电弧熔钎焊研究现状

铝合金和钢在高温下易反应生成多种金属间化合物,使铝/钢的焊接一直是焊接领域的一大难题。控制接头界面处金属间化合物的生成及其尺度,是成功进行铝/钢焊接的关键。电弧熔钎焊是解决铝/钢异种金属焊接全面走向工程应用的最具希望的几种焊接方法之一。文中综述了近年来铝/钢电弧熔钎焊研究的发展现状,分析了铝/钢电弧熔钎焊焊接性,重点探讨了控制金属间化合物生长的方法,包括减小焊接热输入、降低热源能量密度、添加具有抑制金属间化合物生长的合金元素、采用中间层等;总结了改善液态金属润湿性和铺展性的方法,包括采用镀层/覆层、采用钎剂、采用辅助磁场、进行预热或辅助加热等。最后提出了若干铝/钢电弧熔钎焊需要进一步解决的问题。     

7075铝合金/镀锌钢板CMT熔钎焊组织及性能研究

采用Al-12Si焊丝对7075铝合金和镀锌钢板进行了CMT熔钎焊连接,并对接头的组织及性能进行了分析。结果发现,CMT熔钎焊能实现7075铝合金和镀锌钢板的良好焊接。熔钎焊接头由钢侧界面区、焊缝区、富锌区和铝侧热影响区组成。钢侧界面区组织是Al_(7.2)Fe_2Si三元化合物,厚度约为2~3μm。焊缝中心为α-Al基固溶体和Al-Si第二相组成;通过拉剪试验获得接头抗拉强度为73 MPa,接头断裂在铝侧热影响区,该区域组织发生了软化现象。     

铝合金／钢异种金属熔-钎焊研究现状

铝及铝合金与钢的异种金属连接问题一直是研究领域的重点和难点,异种金属熔-钎焊技术在铝合金与钢的连接过程中受到越来越广泛的重视。本文综述了铝合金与钢的TIG熔-钎焊、MIG熔-钎焊、CMT熔-钎焊、激光熔-钎焊以及激光＋MIG复合熔-钎焊的研究现状,并对比了各种焊接方法的优缺点。最后指出,在选择合适的填充材料的基础上,通过数值模拟方法优化工艺参数对促进异种金属连接的发展具有重要的指导意义。     

镁/钢异种金属CMT对接熔钎焊连接机理

文中用AZ61镁焊丝以及冷金属过渡焊接方法对接形式连接镁合金AZ31和镀锌钢板,在焊接过程中保持焊接速度不变,通过调节送丝速度和对钢板开不同的坡口研究不同焊接工艺参数下焊缝的表面成形、接头的力学性能和微观组织结构. 结果表明,通过调节合适的焊接参数以及坡口形式,镁-钢之间能形成焊缝成形美观、接头最大抗拉载荷达到4.02 kN的镁钢对接熔钎焊接头. 并且熔钎焊接头包括镁侧的熔焊接头和钢侧的钎焊接头,钎焊接头由两部分组成,一部分是坡口面上的镁与裸钢板之间的钎焊接头,另一部分是镀锌钢板上表面的镁-镀锌钢之间的钎焊接头. 镁-镀锌钢侧的钎焊连接主要由靠近镁侧的(α-Mg+MgZn)的共晶相,以及靠近钢侧的Fe-Al相反应层实现连接. 无镀锌层的钢和镁连接主要依靠焊丝中的微量Al元素扩散到钢表面形成Fe/Al相来实现连接.     

铝/钢异种金属熔钎焊方法研究现状

铝/钢异种金属焊接技术中,铝/钢熔钎焊技术因其高效、应用范围广的特点越来越多地受到广大学者的关注。铝/钢异种金属熔钎焊技术主要包含电弧熔钎焊、激光熔钎焊、电子束熔钎焊和激光+电弧复合熔钎焊。概述不同熔钎焊方法的国内外研究现状,分析各种铝/钢熔钎焊方法的特点。在铝/钢异种金属电弧熔钎焊过程中,新型低热输入电弧焊方法可以实现焊接热输入的精确控制,获得性能良好的焊接接头;高能束焊接方法能够严格控制母材热输入量,焊接过程稳定,但对焊接结构的装配精度要求较高且设备一次性投入大;激光+电弧复合焊、电弧辅助激光焊集合了电弧焊和激光焊的优点,在铝/钢异种金属熔钎焊中具有广阔的应用前景。     

铝与钢异种金属电弧熔-钎焊研究与发展现状

铝与钢的连接已成为焊接领域中的热点和难点问题,电弧熔-钎焊在铝与钢异种金属连接中受到了越来越广泛的重视和研究.文中详细分析了铝与钢异种金属的焊接性,金属间化合物层的存在是影响接头性能的关键因素,重点阐述了电弧熔-钎焊的工艺特点和钢表面镀层工艺的研究,电弧熔-钎焊过程兼备熔焊和钎焊的双重特点,铝侧为熔焊结合,钢侧为钎焊结合,指出了镀层工艺存在的问题,综述了铝与钢电弧熔-钎焊国内外最新研究进展,并对铝与钢电弧熔-钎焊的研究方向进行了预测.     

铝/镀锌钢激光填丝熔钎焊对接接头的组织与力学性能

采用不同的送丝速度对5056铝合金和ST04Z热镀锌钢进行激光填丝熔钎焊对接试验,焊接材料为Al Si12焊丝,用SEM、EDS、XRD、显微硬度计和拉伸试验机对熔钎焊接头的微观组织和力学性能进行研究。结果表明:在适当的焊接参数下,使用激光熔钎焊可实现良好的单面焊双面成形,获得铺展性良好的对接接头。在铝合金侧母材与填充金属混合后形成焊缝,焊缝区与镀锌钢的界面处不同位置形成了厚度不均的金属间化合物层。熔钎焊接头主要的金属间化合物为脆硬的Fe_2Al_5、Fe_4Al_(13)。随着送丝速度的增加,接头铺展性变好,接头中间位置的金属间化合物层厚度先减小后增加,接头抗拉强度先增加后减小。焊接接头最大抗拉强度可达143 MPa,拉伸断裂在铝侧的熔合区,呈准解理断裂。     

采用AlSi5焊丝CMT熔钎焊7075铝合金/镀锌钢板接头组织及性能分析

采用CMT熔钎焊,对车用镀锌钢板和7075铝合金进行焊接试验. 通过光学显微镜、扫描电镜(SEM)、EDS能谱分析和X射线衍射仪对接头的显微组织及断口形貌进行分析. 结果表明,焊缝成形美观,焊接时铝侧发生熔化焊,钢侧发生钎焊. 焊接接头分为富锌区、焊缝区、焊缝热影响区和钢侧界面层,其中钢侧界面层主要生成FeAl3和Fe2Al5. 同时对熔钎焊接头进行拉剪试验,发现接头的断裂部分发生在钢侧界面层为解离断裂,属于脆性断裂,发生在热影响区的为韧窝断裂,属于韧性断裂,接头承受的最大拉剪强度为127 MPa.     

钛合金与铝合金异种金属钎焊及熔钎焊研究进展

钛合金和铝合金广泛应用于航空航天、舰船和汽车等工业中，钛/铝连接结构也得到越来越多的重视。文中对钛合金与铝合金异种金属的焊接性进行了分析，重点论述了国内外钛合金与铝合金异种金属钎焊、熔钎焊连接方法研究现状。指出了钛合金与铝合金物理化学性质差异较大，目前仍存在钎焊时脆性Ti/Al金属间化合物生成难避免、熔钎焊时热输入不均匀易导致钛合金与铝合金连接接头组织分布不均的难题。通过改变钎料类型、钎料成分配比与焊接参数，可有效减少脆性Ti/Al金属间化合物的生成，熔钎焊时可通过选择合适的焊接方法与焊接工艺或通过对焊缝填充金属来减少脆性Ti/Al金属间化合物生成等方法。最后针对钛合金与铝合金异种金属钎焊及熔钎焊的发展及研究方向提出了展望。     

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.     

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）。     

电极板辅助点焊钢/铝异质接头的组织与性能

采用电极板辅助点焊进行了H220YD高强钢与6008-T66铝合金异种金属的连接,研究了接头的微观组织和力学性能.结果表明,焊接接头是通过液态铝合金在钢/铝界面处对高强钢的润湿铺展而形成的,本质上属于熔-钎焊接头.钢/铝界面上生成了由Fe2Al5和FeAl3组成的金属间化合物层.接头中铝合金熔核直径在焊接电流为14kA、焊接时间为300 ms时达最大值为9.5 mm.接头拉剪力随焊接电流的增加先迅速增大后趋于稳定,当焊接电流为12 kA、焊接时间为300 ms时达4.3 kN,比不加电极板时提高约30%.在接头拉剪过程中裂纹的扩展路径不仅沿着金属间化合物,还部分经过铝合金熔核内部.     

镁/钢激光-MIG熔钎焊接头微观组织分析及性能研究

在钢表面电镀20μm的纯铜,以AZ31B镁合金焊丝作为填充材料,采用激光-MIG熔钎焊连接AZ31B镁合金和Q235钢,研究不同参数下熔钎焊接头宏观形貌、微观组织及力学性能。结果表明:在合适的焊接参数下,激光-MIG熔钎焊能得到较好的焊缝表面成型。焊接速度为6 mm/s时,钢侧界面区有3～5μm的界面反应层,且为双层结构。通过EDS和XRD分析,钢侧反应层主要是Al Fe3、Al2Cu3化合物,靠反应层的焊缝区是α-Mg固溶体和Mg2Cu、Al CuMg化合物,焊缝中部为是α-Mg固溶体和Al12Mg17化合物。在最优焊接工艺下,抗拉强度最高,达到188.97 MPa。     

预置间隙对铝/钢CMT接头强度与失效模式的影响

采用CMT熔钎焊方法,对汽车用镀锌低碳钢板与6061铝合金焊接接头的强度与破坏模式进行了研究.采用不同规格的塞尺控制铝/钢搭接接头的预置间隙,以改变铝/钢异种材料熔钎焊接头的熔合面积.结果表明,通过预置间隙的方法可以有效增大熔合线长度,从而提高焊缝接头的拉剪强度.在间隙为0.5 mm时失效模式发生变化,主要原因是焊趾处铝/钢界面层中的锌元素增大了界面层的脆性.     

铝/钢异种金属电阻点焊接头微观组织与力学性能研究

采用电阻点焊实现对6061铝合金和H220YD高强镀锌钢的焊接,通过金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、显微硬度计和万能试验机等测试方法研究了铝/钢点焊接头的组织和性能。结果表明,铝/钢点焊接头从铝侧向钢侧依次为铝合金熔核、铝/钢界面、高强钢热影响区。铝/钢点焊接头界面靠近钢侧金属间化合物层显微硬度最高,靠近铝合金侧金属间化合物硬度次之,铝合金显微硬度最低。随着焊接电流的增加,铝/钢点焊接头拉剪力先增加后减小,焊接电流9 k A、焊接时间300 ms、焊接压力2 k N时,接头拉剪力达到最大值3.4 k N。     

铝/钢异种金属电弧熔钎焊焊接接头的腐蚀性能

采用脉冲旁路耦合电弧MIG熔钎焊方法用4043铝合金焊丝对1060铝合金/镀锌钢异种金属进行搭接焊;350℃下对铝/钢焊接接头进行退火处理,通过面扫描对退火前后焊接接头焊缝中合金元素的分布进行对比分析,用浸泡法和电化学法对退火前后焊接接头的腐蚀行为进行研究,分析焊接接头不同区域的腐蚀行为及退火热处理对焊接接头腐蚀性能的影响。结果表明:焊接接头退火热处理后,其焊缝中的合金元素Si发生均匀化扩散,同时,富锌区界面反应层的金属间化合物Fe_2Al_5Zn_(0.4)明显变厚;腐蚀试验表明铝/钢熔钎焊焊接接头发生电偶腐蚀,其钢侧被严重腐蚀,而焊缝侧仅发生轻微的腐蚀,界面反应层金属间化合物的存在对接头的腐蚀性能是不利的;除此之外还发现焊接接头富锌区的腐蚀电位较低,最易发生腐蚀;在此基础上通过面扫描对富锌区的腐蚀行为进行进一步的分析。     

铝和Q235镀锌钢搭接GMAW熔-钎焊接头组织分析

本文以AI-5Si焊丝为填充材料,研究了采用GMAW焊实现Q235钢和5A02铝合金熔一钎焊连接的可行性,分析了接头区显微组织和缺陷。结果表明,采用GMAW焊可以实现Q235钢和5A02铝合金的良好连接,并在钢与钎料连接界面处产生了5um左右的金属间化合物层,钢与钎料连接界面处显微硬度可达192．6MPa。当选择工艺参数不当时,在熔一钎焊接头内发现了气孔、未钎透及热裂纹等缺陷,未钎透和热裂纹主要分布在焊接接头根部,焊接接头根部成为钢铝熔－钎焊连接的一个薄弱区。     

5052铝合金/镀锌钢涂粉CO2激光熔钎焊工艺特性

以5052铝合金和热镀锌ST04Z钢为研究对象,采用预置涂粉CO₂激光搭接熔钎焊方法进行工艺试验.利用光学显微镜、扫描电镜和拉伸试验机对熔钎焊接头的微观组织和力学性能进行了研究.结果表明,涂助溶剂和粉末后,焊缝成形明显改善,镀锌层没有烧损;熔-钎焊接头过渡层最大厚度小于10 μm,针状Al-Fe金属间化合物没有向熔化的铝侧明显析出;接头具有较高的力学性能,最大机械抗载能力可达到208 MPa,约为5052铝合金母材抗拉强度的95.41%.