焊丝成分对铝/铜激光熔钎焊接头组织和性能的影响

为实现动力电池的高效可靠焊接,文中采用蓝-红复合激光进行了1050 Al/T2 Cu搭接焊,分析了激光功率对接头显微组织、相分布、力学性能及导电性能的影响规律. 结果表明,铝/铜搭接接头焊缝表面平整,截面呈现T形,P_B(蓝光功率)保持300 W,P_R(红光功率)在700 ~ 1 400 W区间内增加,铜侧熔深由60 μm增大到1 000 μm,在P_R = 800 W时实现良好的冶金结合. 焊缝组织由Al固溶体、Al-Cu共晶相和Al₂Cu金属间化合物组成,随激光功率增大,焊缝局部出现Al₄Cu₉相,边缘出现AlCu,Al₄Cu₉和AlCu₃相. 在P_R = 800 W下抗剪强度达到最高108.6 MPa,接触电阻达到最小94 μΩ,裂纹由两极交界处Al₂Cu区域萌生,沿焊缝边缘由外层Al₂Cu区扩展到底部Al固溶体和Al-Cu共晶区交界处,断裂形式为解理断裂.

     

不同焊丝成分对铝/钢CMT熔钎焊组织性能的影响

分别以AlSi5药芯焊丝、AlSi12药芯焊丝作为填充金属,采用CMT熔钎焊连接5086铝合金与Q235钢.研究不同焊丝成分、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:AlSi5药芯焊丝作为填充金属时所形成的金属间化合物层相较于AlSi12药芯焊丝所形成的金属间化合物层要更厚,说明Si元素对于金属间...     

激光功率对铝/黄铜熔钎焊接头组织和性能的影响

采用激光填丝熔钎焊方法对5052铝合金和H62黄铜异种金属进行对接试验,填充材料为Zn-15％Al(质量分数)药芯焊丝,研究激光功率对接头微观组织、界面层结构和力学性能的影响.结果表明:当激光功率2100 W时,接头因热输入过低而发生断裂,激光功率在2400～3300 W范围时,获得了性能良好的接头.黄铜侧界面附近的过...     

纵向直流磁场对铝铜熔钎焊接头组织和性能的影响

采用TIG焊进行铝铜异种材料熔钎焊对接试验,通过添加Zn-2%Al药芯焊丝调控焊缝成分,并施加纵向直流磁场调控界面组织,接头力学性能显著提高. 结果表明,相比于无磁场,在纵向直流磁场的作用下,Cu侧IMC层的形状、厚度和化合物种类均发生变化:平均厚度明显变薄,由32.8 μm降至14.6 μm;形状由平直变为弯曲,起到“机械咬合”作用;Cu侧IMC层Al_4.2Cu_3.2Zn_0.7三元化合物的出现抑制了硬脆的AlCu与Al₂Cu化合物的生长,接头性能升高. 添加直流磁场后,接头抗拉强度均比无磁场时高,且接头抗拉强度随着磁场强度的增加呈现先增大后减小的趋势. 当焊接电流I = 95 A,焊接电压U = 16 V,焊接速度v = 140 mm/min,磁场强度B = 10 mT时,接头抗拉强度最高,达到110.8 MPa,比无磁场升高了约24%.     

不锈钢TIG熔钎焊接头微观组织及力学性能

采用高温铜基S211和S201焊丝对不锈钢进行了TIG熔钎焊试验,运用OM,SEM,EDS分析了接头微观组织,通过拉伸试验评定了接头力学性能.结果表明,不锈钢接头具有熔焊与钎焊的双重性质,不锈钢上部靠近电弧区熔化,存在一个α ε相熔合区;下部不锈钢未熔,为钎焊结合;焊缝基体为Fe在Cu中的过饱和固溶体相,基体上存在大量尺寸不等的α ε相高温颗粒,焊缝区上部含高温颗粒多,下部含量少.两种接头均断裂于焊缝区,S211焊丝接头强度要高于S201焊丝,分别达到498.33 MPa和476.67 MPa,而S201焊丝接头的断后伸长率要高于S211焊丝,分别为19.6%和13.8%.     

铝合金-不锈钢TIG熔钎焊混合焊丝填充接头组织与性能研究

采用TIG熔钎焊实现了3种组合的混合焊丝铝合金与不锈钢接头的优质连接。采用SEM,EDS对接头进行了微观组织分析,通过拉伸试验和冲击试验评定了接头的力学性能,并分析了接头组织与力学性能之间的关系。结果表明,3种混合焊丝对金属间化合物层的厚度影响不大,均为3~4μm;焊缝组织随着ER2319填充金属的增加,生成的Al_2Cu相增加;ER1100/ER2319混合焊丝的IMC主要为Al_(13)Fe_4,而ER2319/ER1100和ER2319/ER2319混合焊丝IMC为θ-Al_(13)(Fe,Cu)_4。采用ER2319/ER1100的混合焊丝时,接头的抗拉强度和冲击吸收能量最高,平均值分别为184 MPa和1.83 J,比ER1100/ER2319混合焊丝的接头抗拉强度提高了18 MPa,而接头冲击吸收能量比ER2319/ER2319的接头提高了近4倍。这主要是因为其IMC为具有高抗裂性的θ-Al_(13)(Fe,Cu)_4相,且焊缝中含有适量的Al_2Cu来强化焊缝而又不会明显的降低接头的韧性,因此两者的综合作用结果使接头变现出良好的强韧性。     

铝/钛异种金属填丝电子束熔钎焊接头组织与性能

采用填丝电子束熔钎焊对TA2纯钛和1060纯铝进行了焊接试验,分别对接头显微组织、相组成、抗拉强度和显微硬度进行了分析. 结果表明,采用填丝电子束熔钎焊可以实现纯钛与纯铝的有效连接,接头抗拉强度为98.8 MPa,达到铝母材的96.7%. 接头呈现典型的熔钎焊特征,由钛侧钎焊接头及铝侧熔焊接头组成. 熔钎焊界面存在Ti-Al金属间化合物层,其厚度小于2 μm,未对接头性能强度产生影响. 铝侧熔化区内存在散布的金属间化合物起到一定强化作用,显微硬度最低值位于铝侧热影响区内,拉伸断裂于该区域.     

激光毛化对铝/钛激光熔钎焊界面组织及性能的影响

针对铝/钛接头界面脆性化合物层导致接头性能变差的问题,采用纳秒激光器对钛合金表面进行点阵和直线处理,改变表面微观形貌,并开展6061铝合金和TC4钛合金激光熔钎焊。结果表明,随着点间距的减小,钎料铺展能力显著增强,激光表面毛化处理有效改善了焊缝表面成形,且直线处理的效果弱于点阵处理;毛化处理对于界面化合物的种类影响不大,均为脆性Ti-Al化合物,主要是改变了凹坑处化合物的生长方向和形态;点阵式处理使铝/钛激光焊接接头拉伸载荷提升5%~21%,毛化处理的凹坑很好地阻碍了裂纹的扩展,而直线式处理对铝/钛接头的性能影响不大。指出了下一步的工作重点是如何在毛化处理的前提下提高熔融钎料的润湿效果,在改善接头力学性能的同时保证异种金属的润湿。     

铝/钛异种合金激光熔钎焊接头特性

以C02激光为热源，以A1Si12焊丝为填充材料，对Ti-6Al-4V钛合金和5056铝合金异种材料激光熔钎焊进行研究，采用SEM、EDS、XRD和金相显微镜分析接头的微观结构特征，通过拉伸实验评定接头的力学性能。研究结果表明：所得接头具有熔焊和钎焊双重性质，即铝母材局部熔化，为熔化焊，而钛母材与焊缝金属之间存在金属间化合物层钎焊界面；钎焊界面上部的金属间化合物层组成复杂，可分为2层，即呈针状或芽状的Ti-Al-Si系金属间化合物层和以Ti-Al系金属间化合物为主的连续层；钎焊界面下部的金属间化合物层较薄；拉伸试样断裂倾向于发生在紧邻钎焊界面的焊缝上，平均抗拉强度为298．5MPa。     

激光功率对Al/Ti激光-GMAW复合熔钎焊接头组织及力学性能的影响

采用激光-GMAW复合熔钎焊方法进行了3mm厚的6061铝合金与Ti-6A1-4V钛合金的平板对接焊接试验,结合宏观金相观察、扫描电镜分析、抗拉强度测试对比分析了激光功率对焊缝成形、接头组织及力学性能的影响规律.结果 表明,当激光功率小于3.0kW时,对接面下部无法产生有效的冶金结合,接头强度仅为80 MPa;界面化合...     

焊丝成分对高速列车转向架焊接接头性能的影响

采用富氩基CO2焊工艺对高速列车转向架用S355J2G3钢板进行焊接,分析了焊丝中C,Mn,Si和Nb元素在焊接过程中的烧损及过渡规律,并研究了焊丝中C,Mn,Si和Nb元素含量变化对焊接接头力学性能的影响.结果表明,在富氩基CO2保护焊工艺中,Mn,Si元素会产生烧损,合理提高焊丝中Mn,Si元素含量,才能获得与母材相匹配的焊接接头性能,C元素的烧损规律与焊丝中各元素的原始含量有关.随着焊丝中C,Si,Mn元素含量的增加,焊缝金属的强度增加,断后伸长率降低.Nb元素的加入会显著提高焊缝金属的强度,但同时会恶化其塑性和韧性,因此应严格控制焊丝中的Nb元素含量.     

Effect of welding speed on microstructural and mechanical properties of laser lap weld joints in dissimilar Al and Cu sheets

Conventional fusion welding of aluminium and copper dissimilar materials is difficult because of poor weldability arising from the formation of brittle intermetallic compounds on the weld zone as well as different chemical, mechanical and thermal properties of welded joints. Joining of Al and Cu plates or sheets offers a metallurgical challenge due to unavoidable formation of brittle intermetallic compounds. Therefore, it is necessary to effectively suppress the formation and growth of Al–Cu intermetallic compounds. For welding of dissimilar Al and Cu sheets, no systematic work has been conducted to reduce these defects. Thus, this paper focuses on the effect of welding speed on the quality of a lap weld joint in the Al and Cu sheets with a single mode fibre laser. It was found that consequently sound strong weld joints could be produced by suppressing the formation of intermetallic compounds in the interface zone at extremely high speeds.     

焊接能量对铝/铜超声波焊接接头显微组织的影响

进行了1 mm厚铝/铜异种金属超声波焊接试验研究,分析了不同焊接能量输入对接头形貌、接合区塑性变形、原子扩散的影响.结果表明,工件在高频振动作用下,连接界面间会发生漩涡状塑性变形,形成局部机械自锁,有助于实现超声波接头的有效连接.焊接能量较小时,结合区域塑性变形量小,局部区域无法形成连接;焊接能量过大时,接合区域会出现空穴.SEM和EDS分析表明,能量过高时(2000 J),接触界面区域会形成薄金属间化合物层,其主要成分为Al₄Cu₉.     

铝/铜异种金属熔钎焊接头微观组织与力学性能

采用ER5356铝镁焊丝对1060纯铝与T2紫铜进行了脉冲旁路耦合电弧MIG熔钎焊,并对接头宏观形貌、微观组织及力学性能进行了分析. 结果表明,在合适的焊接工艺参数下,可以获得成形美观、连续均匀、无缺陷的铝/铜异种金属接头. 焊接接头从铜侧以金属间化合物层、Al-Cu共晶体向焊缝过渡,金属间化合物主要由脆硬的Al2Cu相组成,而焊缝区主要由先析出的α(Al)固溶体以及从其晶界上析出的网状(Al)+S(Al2CuMg)/θ(Al2Cu)共晶组织组成. 随着焊接热输入的增加,金属间化合物层厚度明显增大,而焊接接头拉伸载荷先升高后下降,这与焊缝在铜母材上润湿铺展有关. 接头拉伸时,主要在铝母材热影响区和焊缝与铜母材界面处发生断裂.     

Effect of process parameters on interfacial microstructure and mechanical properties of Al/Cu friction stir lap welding joints

In this study, friction stir lap welding(FSLW) was performed for the welding test of 6 061 aluminium alloy and T2 pure copper.The effect of process parameters containing rotation rate and travel speed on interfacial microstructure evolution and mechanical properties of Al/Cu dissimilar joints were explored. The experiments were carried out under the rotation rates of 600, 900 and 1 200 r/min and with the travel speeds of 30, 70 and 100 mm/min. The characteristic of interface transition zones(ITZ...     

焊丝成分对6082-T6铝合金焊接接头组织和性能的影响

采用ER5356和ER5087焊丝对12mm厚6082-T6铝合金进行熔化极惰性气体保护焊(MIG)后,通过显微硬度测试、拉伸力学性能测试、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)等研究焊丝成分对焊接接头力学性能与显微组织的影响。结果表明:采用ER5087焊丝焊接的6082-T6铝合金焊接接头焊缝区晶粒更细小;抗拉强度、屈服强度、断后伸长率以及焊接系数均高于ER5356焊丝焊接的6082-T6铝合金焊接接头的;两种焊丝焊接的6082-T6铝合金焊接接头的硬度最低区域与拉伸断裂位置均在距离焊缝中心10～15mm处的热影响区,该区域β″强化相聚集长大、粗化,导致析出相强化作用减弱,成为焊接接头性能最薄弱区域。     

焊丝成分对5E61铝合金TIG焊接头组织和性能的影响

为研究焊丝成分对5E61铝合金船板焊接接头组织和性能影响,试验采用Wire-1561,Wire-5B71和Wire-5E613种焊丝对4 mm厚5E61-H116铝合金船板进行非熔化极惰性气体保护焊(tungsten inert gas welding,TIG焊),并分析了焊接接头的表面形貌、成形质量、微观组织和力学性能. 结果表明,在相同的焊接工艺下,3种焊丝接头焊缝成形质量良好,焊缝中心无肉眼可见气孔. 不同焊丝接头焊缝区显微组织差异明显,Wire-5B71焊缝晶粒最小,Wire-5E61焊缝晶粒次之,Wire-1561焊缝晶粒最大. 由于Mg元素的固溶强化和Er元素的细晶强化,Wire-5E61接头焊缝区显微硬度最大. 对接头试样进行拉伸测试,接头断裂位置主要沿熔合线附近的柱状晶区,此位置显微硬度最低. Wire-1561,Wire-5B71和Wire-5E61 3种焊丝接头抗拉强度分别为322,323和338 MPa,焊接系数分别为0.83,0.84和0.88,断后伸长率分别为13.0%,14.5%和14.5%,满足实际工程应用.     

Effect of welding parameters on Al/Ti joint property in electron beam welding-brazing

The electron beam welding-brazing being used to join 5A06 Al alloy to TC4 Ti alloy decreases the formation of brittle intermetallic compound. Experiments were carried out to study the influence of electron beam welding parameters on the tensile strength of welds, based on an orthogonal test and analysis method. The welding parameters include beam current, welding speed, scanning figure, scanning frequency, figure size, beam offset and focus current. The optimum parameters for 3 mm 5A06 Al alloy and 2 mm TC4 alloy were as follows: acceleration voltage was 60 kV, beam current was 11 mA, welding speed was 600 mm/min, focus current was 0 mA, scan figure was ○, scanning frequency was 1 000 Hz and beam offset was 0.5 mm. The results show that the joints were with good appearance and quality welded by the optimum parameters. The successful joints could be gained and the maximum tensile strength of Al/Ti dissimilar alloy joints could be up to 222.61 MPa using electron beam welding-brazing.     

Ni-P镀层对Cu/Al钎焊界面结构及性能的影响机制

为了研究Ni-P镀层对Cu/Al异种金属钎焊界面反应的影响,首次采用Zn98Al和BAl67Cu Si两种钎料对含/不含Ni-P镀层的T2紫铜与3003铝合金进行了高频钎焊,获得4种不同的钎焊接头,分别对接头Cu侧界面结构、抗剪强度、断口形貌、显微硬度及弯曲形貌进行了系统研究,并与无镀层接头进行对比.结果表明,T2表面镀覆Ni-P后,Cu/Zn98Al/Al接头中Cu基体/钎缝界面结构由扩散层+8.8μm厚的Cu_3.2Zn_4.2Al_0.7化合物转变为1.5μm厚的Al₃Ni化合物,而Cu/BAl67CuSi/Al接头中Cu基体/钎缝界面结构由扩散层+15μm厚CuAl₂转变为1.8μm厚Cu₃NiAl₆;与无镀层接头相比,镀覆Ni-P后,Cu/Zn98Al/Al接头强度略有上升,Cu/BAl67CuSi/Al接头强度略有下降,但两种接头的韧性均明显增强,力学性能试验结果与接头Cu侧界面微观组织转变规律相符.最后建立了Cu/Al接头的界...     

Microstructural characterization and properties of Al/Cu/steel diffusion bonded joints

We prepared Al/Cu/steel composite with a gradient structure using a vacuum hot-pressed diffusion method and investigated the Al/Cu/steel interface. The results show that a supersaturated solid solution with a thickness of about 2 um formed in the Cu/steel diffusion zone. Two kinds of intermetallic compounds, Cu₉Al₄ adjacent to the Cu side and CuAl₂ adjacent to the Al side, formed at the interface of the Al/Cu. The thickness of the intermetallic compound layer appeared to greatly affect conductivity and tensile strength. The conductivity and the tensile strength decreased from 36.9 MS/m to 24.2 MS/m, and from 70.9MPa to 40.7MPa, respectively, while the thickness increased from 3.5 um to 23 um. The fractures occurred between a supersaturated solid solution (Al in Cu) and Cu₉Al₄, or between Cu₉Al₄ and CuAl₂.