铝/镀锌钢焊接接头金属间化合物热力学分析

针对Al/镀Zn钢板Pulsed DE-GMAW焊接接头界面区金属间化合物相的确定性研究,在热力学基本定律的基础上,建立铝/镀锌钢板异种金属焊接接头界面Fe-Al-Zn相形成的吉布斯自由能变化的计算模型,得到Al/镀Zn钢板异种金属焊接接头Fe_2Al_5Zn_(0.4)金属间化合物相形成的标准吉布斯自由能与温度的变化关系,分析界面Fe_2Al_5Zn_(0.4)金属间化合物存在的可能性,并与焊接试验结果进行对比分析。模拟结果表明:所建立的热力学模型是合理的,在界面上形成Fe_2Al_5Zn_(0.4)金属间化合物,与试验结果基本一致,并推论了Fe_2Al_5Zn_(0.4)是在Fe_2Al_5与FeAl_3形成后,由于Zn扩散进入Fe_2Al_5的晶体空位所得到的。     

Cu对铝/钢异种金属电阻点焊接头组织及性能的影响

研究了Cu对铝/钢异种金属电阻点焊的影响。结果表明,铝/钢接头具有熔-钎焊的特点,主要由熔核区和铝/钢界面区组成。熔核区主要为α-Al固溶体;界面区主要由Fe_2Al_5层和Fe_4Al_(13)层组成,是接头最薄弱的区域。Cu对界面区微观组织及接头力学性能具有明显的影响。随着纯Cu中间层厚度(0、50、100μm)增加,界面区宽度减小,接头拉剪力提高。这主要归因于Cu抑制了Al-Fe金属间化合物生长,改善铝/钢界面区的综合力学性能。因此,采用纯Cu中间层是提高铝/钢电阻点焊接头力学性能的有效途径。     

T2/Al 1060CMT焊接接头组织及性能研究

采用冷金属过渡焊(CMT)技术对T2和Al 1060异种金属的焊接工艺进行研究。实验选用S301焊丝采用搭接方式在不同焊接规范下得到焊接接头,对接头物相及形貌进行观察和测试,研究焊接热输入对焊缝组织、力学性能及断裂特征的影响,测试焊缝的力学性能,讨论影响焊缝金属间化合物厚度的因素。结果表明:焊接接头处生成一层致密的金属间化合物,主要成分为CuAl_2、Cu_3Al_2、CuAl和铜在铝中的固溶体;随着焊接热输入的减小,金属间化合物层厚度不断减小,但焊接热输入过小时,焊缝润湿性差;焊接接头拉伸实验断口在接头处为脆性断裂;焊缝处维氏硬度高于两侧母材。     

TC4钛合金TIG焊接性研究

采用9种焊接工艺,对2 mm厚的TCA钛合金板材施焊,通过分析比较焊缝、热影响区的微观组织,接头力学性能及对拉伸试件断口的研究,总结出在焊接电流为80 A、焊接速度为15 m/h和氩气流量为7 L/min工艺下,焊缝成形和保护效果及接头力学性能均良好.     

铝／钢CMT焊接工艺参数对界面连接状态及气孔分布的影响

对厚度均为1mm的6061铝合金和浸铝钢板搭接件进行冷金属过渡（CMT）钎焊,研究了工艺参数对焊缝界面连接状态及焊缝气孔数量分布的影响．试验结果表明：随着焊接电流的增加,气孔数量增多,界面连接状态越好;在焊接速度为0．75m／min时,焊缝的气孔量比较少,在满足较好的界面连接状态及焊缝气孔较少的条件下,最后获得焊接电流85A,焊接速度为0．75m／min为最佳工艺．     

Q235镀锌钢与5052铝合金CMT焊接工艺

为了实现汽车工业中车体制造的轻量化,将厚度均为1 mm的镀锌钢板与5052铝合金薄板采用冷金属过渡熔钎焊方法进行搭接焊实验,研究了工艺参数对焊缝宏观形貌、焊接接头微观组织和力学性能的影响.结果表明,Ar气保护下焊接接头的最大抗拉强度为128 MPa,金属间过渡层硬度为179. 4 HV,厚度约为5. 04μm. CO_2气体保护下焊接接头最大抗拉强度可达133 MPa,金属间过渡层硬度为194. 6 HV,厚度约为5. 68μm. CO_2保护可以改善焊接接头软化现象,但需调整热输入来控制金属间过渡层厚度.     

焊接能量对Cu/Al超声波焊接接头组织与性能的影响

采用超声波焊接技术制备了Cu/Al异种金属搭接接头,运用UT-325型热电偶测温仪、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)以及万能试验机对Cu/Al搭接接头进行了系统的研究。结果表明:随焊接能量增加Cu/Al界面处应力增大,导致界面摩擦力增大,产热量增加,原子活度和金属塑性流动能力相应增大,界面成形逐渐得到改善。此外,由于界面处应力分布不均,致使界面处金属发生塑性流动,形成漩涡状塑性变形。随焊接能量增大界面应力不均性更加显著,漩涡状塑性变形的程度增大。这种塑性变形会造成金属互锁,增大接头剪切力,接头最大剪切力达到3.72 kN。当焊接能量达到或高于1700 J时,Cu/Al界面处出现金属间化合物层,其主要组织为Al2Cu,接头断裂形式为韧-脆混合断裂。     

GL渗铝钢渗层特征及其对焊接接头机械性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)和X射线衍射仪分析了感应料浆法(GL)渗铝钢管的金相特征和渗层相组成.结果表明,通过控制一系列渗铝工艺参数可以使渗铝层由α-Fe(Al)固溶体、Fe_3Al和FeAl构成,从而避免了因含铝较高的FeAl_2和Fe_2Al_5等脆性相而导致焊接性能恶化的问题,显著改善了渗铝钢的焊接性,使焊接接头的组织与性能容易得到保证.     

铝/钢异种金属焊接接头组织与性能

采用冷金属过渡(Cold Metal Transfer,CMT)熔钎焊方法对6061铝合金和Q235镀锌钢进行对接焊接,采用金相显微镜、显微硬度计对焊接接头微观组织和硬度进行观察.结果表明:CMT技术可获得成形良好的铝/钢接头.随着焊接速度的降低,焊缝宽度增大;焊缝区为等轴晶和树枝晶组织,熔合区为柱状晶组织.硬度测试表明:接头的维氏硬度(HV)比母材低,过渡区硬度最高,为180,焊缝硬度较低,约为80,钢侧热影响区硬度为152,熔化区存在一定的软化.拉伸试验表明:试样在拉伸过程中发生明显的塑性变形,接头抗拉强度为134 MPa,为铝合金母材的72%.     

310S耐热不锈钢TIC焊接接头组织与力学性能研究

采用钨极氩弧焊焊接方法,以不同的焊接工艺方案对310S奥氏体耐热不锈钢进行焊接试验.焊接试验完成以后观察焊缝成形的外观质量,采用金相显微镜对焊接接头进行显微组织观察分析,并进行力学性能测试.结果表明:在焊接电流I=140 A、焊接速度V=0.32m/min的焊接工艺方案下,焊缝外观质量优良,焊接接头的组织和性能是最优的.在该焊接工艺方案下,焊缝区的晶粒组织细小均匀,拉伸试验的断裂位置在母材区域,并且焊接接头的抗拉强度为481MPa,能达到母材抗拉强度的91％以上.     

TA2/16MnR异种冷金属过渡焊接工艺研究

在16MnR上堆焊一层纯镍,使用冷金属过渡焊接技术在大气环境下对TA2和16 MnR进行搭接焊。采用光学显微镜、扫描电子显微镜和显微硬度仪对钛/钢异种金属连接的焊缝组织、成分和显微硬度分布进行分析。结果表明在钛板和钢板两侧均有脆性金属间化合物生成。通过堆焊镍过渡层能一定程度上抑制铁-铝金属间化合物的产生,提高焊缝的力学性能。     

激光焊接650MPa相变诱发塑性钢的组织与性能

采用固体Nd:YAG激光器焊接拉伸强度级别为650MPa、厚度为1.2mm的相变诱发塑性钢(TRIP)薄板,利用光学显微镜和电子显微镜研究了其不同焊接速度下对接焊缝的形貌和组织特点。测试了接头的硬度和抗拉强度,借助杯凸试验对比研究了激光焊接接头和母材的成形能力,并分析了焊接速度对接头组织、性能的影响。研究表明:TRIP钢的相组成主要是大量铁素体、贝氏体和少量的残余奥氏体;激光焊缝金属则主要由马氏体构成。焊缝金属或焊接热影响区的近缝区具有最高的硬度。焊缝金属的屈服强度和抗拉强度在垂直于焊缝方向与母材基本相同,但在平行于焊缝方向明显高于母材。与母材相比,激光焊接TRIP钢薄板的冲压成型能力明显下降。     

基于正交试验设计的铝/钢激光深熔点焊参数优化

通过激光匙孔点焊技术实现铝与钢的焊接. 通过正交试验方法对铝/钢进行激光匙孔点焊试验,研究时间、功率和离焦量对接头力学性能的影响程度. 结果表明,激光功率对铝/钢激光匙孔点焊接头的力学性能影响最大,离焦量次之,焊接时间影响最少,最优参数为激光功率2.85 kW、离焦量22 mm、持续时间3 s,拉伸载荷达到1470 N. 焊缝处生成锥形熔化区,界面处无裂纹,生成包含Fe₃Al、FeAl和FeAl₂等金属间化合物(IMCs),最大显微硬度(HV)达到810.     

铝在渗铝钢焊接时的物理冶金行为

通过X-射线衍射、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA),等测试技术分析和讨论了铝对GL渗铝铜管焊接时Cr-Ni奥氏体焊缝金属组织和性能的影响。结果表明:GL渗铝钢渗铝层主要由FeAl,Fe_3Al和α-Fe(Al)固溶体组诚,晶粒细小,可焊性好;在渗铝钢焊接过程中,铝使Cr-Ni奥氏体焊缝金属中的δ铁素体的数量和形态发生变化,但在δ铁素体中并不富铝,铝元素在δ相和γ相中的分布是随机的。     

5A06铝合金/镀锌钢预置涂粉对接激光熔钎焊组织与性能

通过预置金属粉末的方法实现了5A06铝合金/镀锌钢异种金属涂粉的对接熔钎焊连接,获得了具有熔焊和钎焊双重特征的对接接头。运用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD)分析了接头微观结构和成分,并测试了接头力学性能。结果表明:界面处形成了厚度不均的锯齿状金属间化合物层,化合物层由Fe2Al5和FeAl3组成,厚度约2.5~7μm。在镀锌钢的上表面钎焊界面处,金属间化合物层最厚,其厚度随激光功率的增加而增大。采用预置金属粉末,在合适的焊接参数下,可以控制金属间化合物层厚度最大不超过10μm,得到具有一定抗拉强度的铝/镀锌钢对接接头。     

AM50镁合金的TIG焊接性研究

为研究出一套适合于AM50的TIG焊接工艺，利用TIG焊接技术研究了AM50镁合金的焊接性，并调节工艺参数进行系统焊接试验，同时，对焊接接头也进行了相关的力学性能试验；试验结果表明：焊接电流、焊接速度和气体流量均对焊接接头表面成形性和力学性能产生重大影响，并得到一套完整的焊接工艺规范.经过对其接头进行显微组织分析观察发现，焊接接头组织及第二相的变化导致接头处的拉伸强度和硬度均低于母材，并且焊缝区由基体α-Mg和附集于晶界的β-Al₁₂Mg₁₇两相组成.     

WELDOX 960 E高强钢焊接对比试验分析

为了研究WELDOX 960E高强钢焊接接头组织与力学性能的关系,采用MAG与SMAW法得到良好成形的焊接接头,进行了焊接裂纹试验(硬度、拉伸、弯曲、冲击)和金相显微分析对比.结果表明:两种焊接方法所得焊接接头的力学性能均较高;SMAW需提前预热,且热影响区有软化现象;二者焊接接头金相组织相似,焊缝组织为针状铁素体和粒状贝氏体;粗晶区组织粗大,为M-A组元和少量板条马氏体.     

摩擦挤压焊接铝-钢接头的组织与性能研究

文章研究了LF5铝与A3钢摩擦挤压焊接工艺,该工艺已成功用于工业生产铝/钢电解电极。通过分析焊接工艺参数对LF5铝与A3钢接头金相组织、力学性能及导电性能的影响,获得了最佳的工艺参数。试验结果表明:摩擦挤压焊接形成的铝-钢接头的摩擦端面连接及螺纹挤压咬合连接提高了接头强度。通过该技术获得的焊接接头的导电性及力学性均能满足实际工业生产的要求。最优的摩擦挤压焊接参数是:旋转速度1 000 r/min,摩擦压力2.5 MPa,摩擦时间7 s,顶锻压力3.5 MPa,顶锻时间4 s。     

焊接工艺对双相不锈钢焊接接头力学性能和组织的影响

分析了不同焊接方法对A240-S32205双相不锈钢焊接接头的力学性能及金相组织的影响.结果表明：氩弧焊和手工电弧焊均能使焊接接头获得良好的相比例和耐腐蚀性,但氩弧焊焊接接头的耐腐蚀性优于酸性焊条手工焊焊接接头;氩弧焊焊接接头具有良好的综合力学性能,酸性焊条手工焊的低温冲击性能则不很理想;焊接接头的热影响区产生第3相有害金属相的倾向高于焊缝区,是双相钢焊接耐腐蚀性的薄弱区域.     

低碳钢与铝合金异种金属搭接激光-滚轮焊接

为了提高低碳钢与铝合金异种金属的焊接性能,采用激光-滚轮焊接工艺对低碳钢和铝合金搭接接头的焊接性能进行了研究,通过试验确定最佳工艺参数.采用激光显微镜和拉伸试验机分别分析了焊接接头组织和拉伸剪切性能.结果表明,随着激光功率的减少或焊接速度的增加,金属间化合物层厚度和接合宽度随之减小.随着滚轮压力的增加,金属间化合物层厚度随之增加.当金属间化合物层厚度为4～6μm,热输入量范围为375～800 J/cm时,拉伸剪切试样断裂位置均位于低碳钢母材侧.