6061铝合金/Q235镀锌钢冷金属过渡熔钎焊接头的显微组织及拉伸性能

采用冷金属过渡(CMT)熔钎焊工艺对6061铝合金和Q235镀锌钢异种材料进行了对接焊,并对焊接接头的显微组织和拉伸性能进行了研究。结果表明:焊接接头表面成形质量良好;焊接接头由熔化区、热影响区和界面层等3部分构成;熔化区组织由α-Al固溶体和铝硅共晶组织组成,热影响区组织较母材的发生了粗化,界面层形成了金属间化合物(IMCs),界面层厚度约为8μm,且界面层向熔化区单向生长;6061铝合金母材侧的焊接热影响区的硬度最低(42HV),界面层的硬度最高(365HV);对接接头的抗拉强度为161 MPa,约为6061铝合金的0.69倍,抗拉强度明显高于搭接接头的。     

不同坡口面角度镀锌钢/铝合金激光熔钎焊接头的界面组织和拉伸性能

采用ER4043焊丝对6061-T6铝合金板和AISI 1045镀锌钢板进行激光熔钎焊,铝合金板的坡口面角度为30°,钢板的坡口面角度分别为30°和60°,研究了钢侧钎焊界面的显微组织和微区成分,测试了接头的拉伸性能.结果表明:钢板坡口面角度为60°时接头在焊趾和焊根处的钎焊界面处均形成富锌区,并出现微孔洞,其他区域界面处形成了连续的金属间化合物层;钢板坡口面角度为30°时接头仅在焊趾处形成富锌区,整个钎焊界面处均形成了连续的金属间化合物层;在2种接头中,钢板坡口面下部区域的金属间化合物层厚度均较大,并且钢板坡口面角度为30°时接头中的金属间化合物层厚度大于钢板坡口面角度为60°时的;钢板坡口面角度分别为30°,60°时,接头的平均抗拉强度分别为120.3,151.7 MPa,拉伸断裂均发生在钢/焊缝界面处,均为解理断裂.     

基于激光——MIG复合热源的5A02铝合金/镀锌钢熔——钎焊

基于激光--MIG复合热源焊接技术实现了5A02铝合金/镀锌钢异种金属板材的优质、高效熔-钎焊接,并对焊缝的成形、接头性能及微观结构作了分析.分析结果表明,该焊接技术可以实现5A02铝合金/镀锌钢的高速熔-钎焊接,最高焊接速度可达5 m/min,焊接接头中镀锌钢母材未发生熔化,铝焊缝与镀锌钢母材为钎焊连接;焊接接头的抗拉强度可达153.1 Mpa,约为5A02铝合金母材抗拉强度的75.7%,接近于该铝合金熔化焊接头的强度;拉伸试验中试样断裂在焊缝铝合金母材热影响区,接头的断裂主要是塑性断裂,但有脆性断裂的痕迹.对接头的组织和结构进行分析表明:焊缝钎接界面处生成了一薄层Al-Fe金属间化合物,化合物层的平均厚度约为1.51μm,生成的金属间化合物主要为Fe3Al、FeAl2、Fe2A15、FeAl3,并且在这些化合物的周围会产生Si元素的富集.     

5056铝合金/镀锌钢预置涂粉激光熔钎焊组织及性能研究

针对铝/钢焊接的技术难点,采用预置金属粉末的方法,对5056铝合金与ST04Z镀锌钢板进行CO2激光搭接熔钎焊,分析熔钎焊接头成形、接头连接界面的显微组织及其力学性能。结果表明,选择合适的焊接参数,涂粉后能够实现铝合金与镀锌钢的优质连接;熔钎焊接头没有明显的针状Al-Fe金属间化合物向熔化区析出,且过渡层最大厚度小于10μm,在熔化区边缘和熔化区与铝合金结合处熔钎焊根部出现两个富Zn区,Si、Zn、Mn、Mg等元素与Fe和Al或直接形成化合物,或形成固溶物,抑制了Al与Fe直接接触形成脆硬的金属间化合物;接头拉伸试样断裂形式有母材热影响区断裂和焊缝处断裂两种,焊缝处断裂面在铝熔化区一侧,接头平均机械抗力达190 N/mm,约为母材的85.2%。采用此方法可减小铝/钢熔钎接界面过渡层厚度,获得力学性能良好的熔钎焊接头。     

线性摩擦焊AA5083铝合金/T2纯铜异质接头特征研究

对AA5083铝合金/T2纯铜进行不同焊接压力下的线性摩擦焊试验,结果表明:焊接过程主要以铝合金的压缩变形为主,T2变形量较小。焊缝处界限分明,两侧晶粒均明显细化,铝侧细化程度更高且金属流线消失。焊缝界面可观察到明显的孔洞缺陷,且随摩擦压力的增大孔洞逐渐减小直到消失。接头拉伸强度达到T2母材的50%,接头伸长率很低,拉伸断裂均发生在焊缝区,断裂形式均为脆性断裂。微区成分分析可知,Al/Cu界面处存在厚度大约为2μm扩散层;界面附近Al侧出现以Cu粒子与金属间化合物弥散的机械混合组织,厚度在100~500μm浮动。接头强度较低的主要原因是存在界面孔洞缺陷及金属间化合物混合组织。     

铝合金与镁合金直流双脉冲MIG焊接头组织与性能研究

以ER4043焊丝为填充金属,对5 mm厚的7020铝合金和AZ31B镁合金的直流双脉冲MIG焊接头进行组织成分和力学性能分析。结果表明,在合适的焊接参数下,焊缝近镁侧熔合区存在柱状晶和200μm左右的铝镁金属间化合物层,其主要成分为β(Al3Mg2)和γ(Al12Mg17)。拉伸试样断裂发生在近镁侧熔合区,呈现脆性断裂的特征,焊缝显微硬度值波动较大,在近镁侧熔合线处达到最大值,铝镁金属间化合物层的存在严重降低了接头力学性能,平均拉伸强度只有16.4 MPa。     

6061-T6铝合金/SPCC冷轧钢激光熔钎焊特性研究

针对2 mm厚的6061-T6铝合金与SPCC冷轧钢板,采取填丝激光熔钎焊方法,研究预涂钎剂、坡口角度、坡口形貌、钎料成分对熔钎焊接头的组织成分及力学性能的影响。结果表明,预涂Nocolok钎剂可以显著改善钎料的润湿性能;在钢母材侧预制60°坡口比预制45°坡口时的激光熔钎焊接头力学性能更好;当对钢母材预制60°坡口时,在激光功率、焊接速度、送丝速度、离焦量、光斑中心的偏移距离分别为3.1 k W、0.5 m/min、2 m/min、-8 mm、+0.6 mm时,以Al-Cu焊丝作为填充钎料,界面形成短须状的Fe-Al金属间化合物层,厚度在5～8μm,Cu元素以置换Fe元素的方式固溶在Fe-Al金属间化合物相中改善其脆性,接头的平均及最大抗拉强度分别为147 MPa、159 MPa;以Al-Mg焊丝为填充钎料时,界面形成锯齿状的Fe-Al金属间化合物层,厚度在8～12μm,Mg元素仅聚集在脆性相外侧,对Al-Fe脆性相的生长无明显抑制作用,在激光功率为3 k W时,接头的平均抗拉强度为118 MPa;以Al-Si焊丝为填充钎料时,界面形成小锯齿状的Fe-Al金属间化合物层,厚度在3～4...     

电弧辅助铝/镀锌钢涂粉激光熔钎焊界面特性与性能

采用钨极惰性气体保护(Tungsten inert gas,TIG)焊辅助激光熔钎焊方法,实现了5A06铝合金/镀锌钢异种金属涂粉的对接熔钎焊连接,观察分析对接接头焊缝成形、界面微观结构,并测试接头的力学性能。结果表明:选择合适的焊接参数,采用电弧辅助激光熔钎焊方法能够得到良好的铝/镀锌钢对接接头,辅助电弧使得铝合金母材的熔化量显著增多,提高了液态金属在钢背面的润湿铺展,促进了铝/镀锌钢对接接头底部的界面反应。钎焊界面上反应形成不均匀分布金属间化合物层,厚度为3~12μm,其厚度随着焊接电流的增加而增大。通过能谱(Energy dispersive spectrometer,EDS)和X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)分析表明,一种为向镀锌钢基体内生长的呈锯齿状的Fe2Al5,另一种为向焊缝侧生长的呈絮状的Fe4Al13。随着焊接电流的增大,熔钎焊接头的抗拉强度先增大后减小,接头的抗拉强度最高可达163 MPa。接头的底部和焊缝/镀锌钢对接面的下部为连接的薄弱环节,容易成为断裂的源头。与单一激光熔钎焊相比,采用此方法可增加液态金属对母材的润湿铺展能力,获得力学性能良好的熔钎焊对接接头。     

AZ31/7005异种材料填丝GTAW接头组织分析

为获得良好的镁铝异种金属焊接接头,采用钨极氩弧焊填加镁铝合金焊丝ER5183、ER5356的方法进行焊接,利用金相显微镜、扫描电镜对两种焊接接头的微观组织对比分析,利用电子探针、能谱仪研究接头的元素分布,利用显微硬度计对两种焊接接头的显微硬度对比分析。结果表明,采用ER5183、ER5356镁铝合金焊丝,接头未形成连续片状金属间化合物层,能够形成良好的焊接接头;采用ER5183焊丝获得焊缝比采用ER5356组织更为致密,脆硬的Mg-Al金属间化合物少;两种焊接接头镁侧熔合区主要组织为α-Mg固溶体+γ-Al12Mg17的共晶组织和晶界析出相γ-Al12Mg17组织;镁侧焊缝区主要为α-Mg固溶体+γ-Al12Mg17的固溶体组织。焊接接头以Mg、Al元素为主,在镁侧熔合区,Mg、Al质量分数保持稳定,镁侧焊缝区,Mg质量分数逐渐降低,Al质量分数逐渐升高,到铝侧焊缝区达到稳定值。适当控制焊丝中Mg的质量分数,使金属间化合物弥散分布,能够改善AZ31镁合金和7005铝合金的焊接性。     

焊接温度对热镀锌钢/铝合金压力焊接头组织和拉伸性能的影响

使用热模拟试验机对热镀锌钢板和6061铝合金板的压力焊接试验进行模拟,研究了焊接温度(390~490℃)对接头组织和拉伸性能的影响,分析了不同焊接温度下接头界面层的微区成分。结果表明:随着焊接温度升高,界面层中的铝锌二元化合物逐渐减少,铁铝金属间化合物逐渐生成,接头的剪切力先减小后增大;当焊接温度为390℃时,界面层主要由铝锌二元化合物组成,接头的剪切力最大,为6.45kN;当焊接温度为430℃时,接头的剪切力最小,为4.39kN;焊接温度超过430℃后,界面层中的铝锌二元化合物完全消失,主要为铁铝金属间化合物,接头的剪切力又开始增大。     

铝/镀锌钢薄板异种金属CMT熔钎焊接头组织与力学性能

采用冷金属过渡方法对铝合金和镀锌钢板进行了熔钎焊连接,使用扫描电镜、能谱分析和拉伸试验分析了接头的截面形貌、组织特征、焊接缺陷及力学性能。试验结果表明,铝合金和镀锌钢能得到成形美观、性能良好的搭接接头。对焊缝金属的组织特征分析表明,焊接接头由熔化区、中心界面区、过渡界面区和富锌区组成,在焊缝金属和镀锌板的界面区形成厚度为3～4μm的金属间化合物层(主要成分为Fe3Al、FeAl2、Fe2Al5和FeAl3),富锌区由富铝的固溶体和残留的锌组成。在进行拉伸试验时,断裂发生在热影响区,接头强度为204MPa。     

铝/钛异种金属的电子束熔钎焊

铝与钛的双金属结构具有广阔的应用前景,由于两种材料易形成氧化膜,物性差异很大且极易形成Ti-Al金属间化合物,连接难度非常大。基于电子束热源的熔-钎焊技术通过熔化低熔点的铝合金来润湿、钎接高熔点的钛合金,有效地控制界面反应,抑制金属间化合物地生成与长大,对焊缝的成形、微观组织结构以及接头性能进行分析,结果表明:利用电子束熔钎焊技术实现Al/Ti异种金属焊接接头的平滑过渡,焊缝正反面成形良好;Al和Ti这两种元素在焊接过程中都向对方基体中进行扩散,形成1.0～1.6 mm宽度的反应区,在TC4侧形成厚度为20～40μm的过渡层,5A06侧形成大量弥散分布的块状Ti-Al金属间化合物,实现5A06铝合金/TC4钛合金异种金属的冶金结合;焊接接头的抗拉强度达到180 MPa;焊缝无裂纹、气孔缺陷。     

焊接速度对镁/铝异种合金搅拌摩擦焊接头显微组织与力学性能的影响

在不同焊接速度(23.5,47.5,75.0mm·min~(-1))下采用搅拌摩擦焊技术对AZ31镁合金和6061铝合金进行对接焊,研究了焊接速度对接头显微组织和力学性能的影响。结果表明:不同速度焊接后,接头焊核区存在条带状组织,焊核区晶粒发生细化;在前进侧焊核区/热机影响区界面处生成了少量金属间化合物Al_3Mg_2和Al_(12)Mg_(17);随着焊接速度的降低,各区域的晶粒尺寸有所增大,材料混合均匀程度有所增强;随着焊接速度的增大,后退侧不同区域的硬度均先降后增,前进侧的硬度整体呈增大趋势,接头的抗拉强度和屈服强度均有所下降;拉伸断裂均发生在接头前进侧焊核区/热机影响区界面处,断裂模式均为脆性断裂。     

送丝速度对5052铝合金与304不锈钢电弧熔钎焊接头性能的影响

针对5052铝合金与304不锈钢电弧熔钎焊对接焊接,研究了送丝速度对接头组织结构及力学性能的影响。借助光学显微镜(OM)观察铝/钢接头的宏观形貌,使用扫描电镜(SEM)分析其接头微观形貌。研究发现,在最优送丝速度为1210 mm/min时,接头焊缝中气孔数量减少,且在界面处有致密金属间化合物层(IMCs)形成,其平均厚度为6.1μm。在拉伸载荷下,送丝速度为1210 mm/min时获得平均接头抗拉强度为170.6 MPa(约为铝合金母材强度的81.2%)。接头断裂路径发生在焊缝处,断裂方式是以韧性断裂为主的复合型模式。     

锌夹层添加对镁-铝异种金属搅拌摩擦点焊接头组织与性能的影响

对于镁-铝异种金属的搅拌摩擦点焊(Friction stir spot weld,FSSW),镁-铝界面处连续分布的脆性Mg-Al金属间化合物是影响其强度的关键因素。针对AZ31镁合金和2024铝合金薄板的FSSW,采用0.1 mm厚纯锌箔作为预置夹层,分析锌夹层添加对接头微观组织与力学性能的影响。结果表明,无夹层时,接头中仅在钩状区中的镁-铝界面处生成了厚度约为5μm的连续金属间化合物层,其余部分以机械结合为主,接头拉剪载荷仅为0.8 k N。锌夹层添加后,降低了钩状区中靠近匙孔一侧的过渡层厚度(约2μm),并使钩状区外侧界面处生成了新型Al-Zn、Zn-Mg化合物组织,起到了阻碍该区域Mg-Al金属间化合物生成的作用,达到了促进镁、铝之间冶金结合的效果。与无夹层相比,有夹层接头拉剪载荷提高了75%,达到1.4 k N。     

镀锌量对低合金钢/5052铝合金感应静压焊接头微观组织与力学性能的影响

运用感应静压焊接技术制备了三种不同镀锌量低合金钢与铝合金的搭接接头，研究不同镀锌量对感应静压焊接头界面连接状态、微观组织形貌以及力学性能的影响规律。结果表明，三种不同镀锌量搭接接头连接界面较平直，连接质量良好。接头中间界面区由靠近钢侧的Fe₂Al₅和靠近铝侧的FeAl₃组成。对比三种不同镀锌量接头微观组织发现，Zn元素能改善钢铝界面初始润湿机制，强化低合金钢与铝合金之间的连接效果，提高搭接接头力学性能。当使用镀锌量为140 g/m²的低合金钢板进行焊接时，在焊趾位置发现了明显的富锌区缺陷，导致接头剪切性能急剧下降。低合金钢板与铝合金的搭接接头的剪切性能随着镀锌量的增加呈现出先提高后降低的趋势，挑选厚度适中的镀锌层对提高接头力学性能具有重要意义。     

基于电子束热源的钒合金/不锈钢连接技术研究

采用电子束熔化焊、电子束熔-钎焊和电子束阻隔熔化焊方法来实现钒合金与不锈钢异种金属之间的连接。研究发现钒合金与不锈钢连接界面处产生的脆性金属间化合物是影响接头性能的关键因素。采用电子束直接熔化焊时,接头界面会产生贯穿性裂纹导致焊缝直接断裂。电子束熔-钎焊中利用熔化的不锈钢润湿未熔化的钒合金母材,有效控制了液-固界面反应,实现冶金结合。在钒合金与反应区形成厚度20?m的扩散层,在接头中未发现有金属间化合物σ相的产生。电子束熔钎焊接头的抗拉强度达到200 MPa。在电子束阻隔熔化焊中采用Ag作为中间层添加元素,很好地抑制了V/Fe界面的金属间化合物的产生,显著提高了接头性能,接头抗拉强度超过400 MPa。电子束熔-钎焊和阻隔熔化焊得到的钒合金/不锈钢异种金属焊接接头焊缝正反面成形良好,X射线探伤未发现裂纹和气孔缺陷。     

钢铝异种金属的低能量焊接法

传统电弧焊法焊接钢铝异种金属时,会在过渡区生成Fe-Al金属间化合物层,其硬度高、韧性低,降低了接头性能。基于机械作用的低能量电弧焊接方法,在短路期间采用机械作用促使熔滴过渡,热输入量低,可有效抑制金属间化合物的晶体长大,该种工艺可以采用常规4047焊丝实现铝和镀锌板的焊接。对焊缝金属的金相分析表明,钢一侧为钎焊,铝一侧为熔焊。通过金相及扫描电镜观察发现,在焊缝金属和镀锌板的界面区形成的金属间化合物层,主要成分为Fe2Al5和FeAl3,金属间化合物层的厚度减小到3～4 μm。在界面区主要含有3种元素,分别为Fe、Al和Si,没有Zn元素。拉伸试验表明,焊缝接头在铝合金热影响区断裂,且强度值高于铝合金母材强度的70%,接头强度基本满足使用要求。     

镍铝青铜焊丝进行镁/镀锌钢板点焊的焊接性分析*

以镍铝青铜焊丝为填充材料,对AZ31B镁合金/镀锌钢板进行冷金属过渡点塞焊试验研究,分析镁板上孔直径对镁钢点塞焊接头力学性能的影响.并通过分析焊接接头微观组织及其元素分布状况来研究其连接机理。研究结果表明：使用镍铝青铜焊丝能够得到焊缝美观的镁/镀锌钢异种金属的连接接头。镁/钢板焊接接头的焊缝主要由α-Cu和CuAl₂组成,熔合区由镁的固溶体α-Mg以及Al₂Cu₃Mg₂和Mg₂Cu混合的金属间化合物组成。镁板上孔的直径对镁钢接头性能有很大的影响。随着镁板孔径的增大,镁钢点塞焊接头的最大抗拉载荷先增大后减小,且当镁板孔径为5 mm时接头的最大抗拉载荷达到最大为3.4 kN。焊缝金属和镁母材的连接处即熔合区存在大量脆性金属间化合物,使得镁/钢接头整体力学性能较差。     

铝/黄铜异种金属搅拌摩擦焊搭接接头显微组织与力学性能

采用搅拌摩擦焊方法对5052铝合金及H62黄铜异种金属进行搭接,搅拌头转速固定为1 000 r/min,焊速为100～300mm/min,对接头微观组织和力学性能进行研究。结果表明:搭接接头铝侧分为焊核区、热机影响区和热影响区。接头铝侧与搅拌头直接作用的区域,晶粒发生一定的细化。搭接界面处两板间分界明显,界面处有黄铜和铝的机械混合,且有金属间化合物产生。接头显微硬度分布表明铝侧焊核区显微硬度最高,硬度最低点在热影响区。界面处的硬度明显大于铝及黄铜母材。随着焊速的增大,接头拉剪载荷先增大后减小。接头拉伸时断于界面区,断口为解理断裂。