AZ31镁合金/镀锌钢异种金属TIG熔钎焊接头组织与力学性能研究

以AZ31B镁合金焊丝为填充材料,采用TIG熔钎焊工艺对AZ31B镁合金板与镀锌钢板进行连接。采用光学显微镜、SEM、XRD、万能拉伸试验机等检测方法研究了焊接电流对AZ31B镁合金/镀锌钢熔钎焊接头微观组织及力学性能的影响。结果表明:采用TIG熔钎焊工艺可以实现AZ31B镁合金与镀锌钢的可靠连接,接头具有典型的鱼尾纹特征。当焊接电流较小时,镁/钢界面有大量孔洞生成,接头结合强度较低;当焊接电流大于75A时,镁/钢界面有Mg_(32)(Al,Zn)_(49)、Al_2Mg和Al Fe_3等金属间化合物生成,镁/钢接头具有最大的抗拉强度210 MPa;随着焊接电流继续增大,镁/钢界面的脆性反应层逐渐增厚,接头力学性能有所降低。     

AZ61镁合金/DP590镀锌钢异种金属TIG熔钎焊工艺研究

以AZ31镁合金焊丝为填充材料,采用TIG熔钎焊工艺对AZ61镁合金和DP590镀锌钢板进行了连接。结合光学显微镜、扫描电镜以及拉伸试验机等研究了焊接电流对接头微观组织和力学性能的影响。结果表明,当焊接电流较小时,接头钎焊区域存在大量未被焊合的孔洞和缝隙,接头结合强度较低。随着焊接电流增大,镁/钢界面有均匀、连续的钎焊反应层生成。当焊接电流为80 A时,接头具有最大的剪切强度243 MPa,断裂发生在接头熔焊区,断口表现为典型的塑性断裂特征。     

高能喷丸对汽车车身铝/钢TIG焊接头组织与力学性能的影响

采用TIG电弧为热源,铝-硅焊丝为填充材料,对5052铝合金与镀锌钢进行熔钎焊连接。焊后采用高能喷丸工艺对铝/镀锌钢焊接接头进行喷丸强化处理,并结合SEM、XRD、光学显微镜以及万能拉伸试验机等检测方法对铝/钢TIG熔钎焊接头微观组织和力学性能进行研究。试验结果表明:当喷丸强度为0.08 MPa时,铝/钢熔钎焊接头抗拉强度最大,为135 MPa。此时接头熔焊区的平均晶粒尺寸减小至51μm,且接头表面残余压应力达到52 MPa。在拉伸试验中断裂发生在接头熔焊区,断口表现为良好的韧性断裂特征。     

旁路分流MIG电弧熔钎焊接镁/钢异种金属接头特性

以AZ31镁合金与Q235镀锌钢板为研究对象,进行旁路分流MIG电弧熔钎焊接工艺试验,在获得稳定可靠的焊接过程和美观的焊缝成形的同时,实现了镁/钢异种金属的可靠连接.同时采用金相显微镜,高速摄像机和拉伸试验机对焊接接头的组织、熔滴过渡过程以及力学性能进行观察与分析.结果表明,焊接过程中熔滴的排斥过渡增加了熔滴过渡的时间,使得熔滴润湿铺展更为均匀,且保证了界面层元素的充分结合.拉伸试验表明,焊接接头的抗拉强度达133 MPa,约为母材强度的70%,接头断裂发生在镁合金焊缝处,呈韧性断裂的形貌特征.     

旁路分流MIG电弧熔钎焊接镁/钢异种金属接头特性

以AZ31镁合金与Q235镀锌钢板为研究对象,进行旁路分流MIG电弧熔钎焊接工艺试验,在获得稳定可靠的焊接过程和美观的焊缝成形的同时,实现了镁/钢异种金属的可靠连接.同时采用金相显微镜,高速摄像机和拉伸试验机对焊接接头的组织、熔滴过渡过程以及力学性能进行观察与分析.结果表明,焊接过程中熔滴的排斥过渡增加了熔滴过渡的时间,使得熔滴润湿铺展更为均匀,且保证了界面层元素的充分结合.拉伸试验表明,焊接接头的抗拉强度达133 MPa,约为母材强度的70%,接头断裂发生在镁合金焊缝处,呈韧性断裂的形貌特征.     

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.     

镁/钢填镍夹层激光-电弧复合对接熔化焊特性

利用激光-电弧(TIG)复合热源的能量密度梯度分布特征,通过添加镍箔夹层,开展了AZ31B镁合金与Q235钢对接熔化焊研究.采用电子万能拉伸试验机、扫描电镜、X射线衍射仪等手段分析了焊接接头的组织特征以及力学性能.结果表明,采用该方法能够实现镁/钢异质金属对接焊接成形,界面结合良好,接头钢侧形成了由Fe,Ni,Al元素构成的明显过渡区,焊缝主要由α-Mg和大量弥散分布的白色AlNi相颗粒组成.焊接接头断裂在钢侧界面附近,断口形貌呈现准解理断裂特征,接头平均抗拉强度为232 MPa,可达镁合金母材的90%.     

激光功率对镁合金与镀锌钢激光熔钎焊组织和力学性能影响

以AZ31B镁合金焊丝为填充材料,采用激光熔钎焊连接AZ31B镁合金与Q235镀锌钢,分析不同激光功率对焊缝成型的影响,研究焊接接头不同部位的生成相及其力学性能。结果表明:焊接功率为1800 W时,焊缝成型美观,熔融金属在镀锌钢表面的润湿铺展良好,形成典型的熔钎焊接头,且接头的拉剪力最高。熔钎焊接头富锌区主要由(α-Mg+Mg Zn)相和MgZn_2组成;钢侧界面反应层中生成了Fe-Al相;焊缝区主要由α-Mg和Al_(12)Mg_(17)组成。     

铜夹层AZ31B/TC4异种金属TIG熔钎焊研究

以厚度50μm的纯铜箔作中间层,利用交流TIG熔钎焊方法对AZ31B镁合金和TC4钛合金进行搭接焊,观察分析了焊接接头的宏观形貌及显微组织,测定了焊接接头的元素分布及抗拉强度。结果表明,在电流70 A、焊接速度120 mm/min的条件下可以实现镁钛异种金属的可靠连接,熔钎焊接头由焊缝区、镁合金母材的热影响区和镁/钛界面结合区三部分组成,其中镁/钛界面结合区呈锯齿状嵌入式结构,其显微组织由α-Ti、α-Mg及沿α-Mg晶界分布的Mg-Cu-Al共晶体组成;试样拉伸断裂发生在焊缝区与热影响区的交接处,抗拉强度达到140 MPa,锯齿状嵌入式结构提高了镁/钛界面结合强度。     

AZ31B镁合金与Q235钢异种金属激光深熔钎焊工艺研究

针对AZ31 B镁合金与Q235钢焊接技术的困难和特点,采用激光深熔钎焊方法进行工艺试验,获得具有熔焊和钎焊双重性能的接头.同时,利用光学显微镜、拉伸试验机和扫描电镜对镁/钢熔钎焊接头的微观组织和力学性能进行研究.结果表明,拉伸试样的断裂位置发生在镁和钢的界面处,有部分镁合金粘连在钢基体上,说明在该区域Mg/Fe两种原子结合非常紧密,达到了良好的连接效果.     

AZ31B/Q235激光诱导电弧填丝焊连接界面分析

利用激光诱导TIG电弧复合热源,通过添加AZ61镁合金焊丝,开展了1.6 mm厚AZ31B镁合金和1.0 mm厚Q235低碳钢板材对接焊研究.分别采用扫描电镜、电子探针、万能拉伸试验机、金相显微镜等仪器进行分析测试.结果表明,采用激光诱导电弧双面填丝焊接工艺,能够获得成形美观、连续的焊缝,焊接接头平均抗拉载荷为3.13 kN.连接界面包括两部分:镁与钢的对接界面为熔化焊接,主要以界面元素扩散为主;远离对接面的接头上下界面为镁合金在钢基体的润湿铺展连接.焊接接头断裂路径表明,连接界面发生的元素扩散是实现镁合金与钢高性能连接的关键.     

汽车用镁/钢异种金属冷金属过渡点焊工艺特性

采用冷金属过渡的方法对AZ31B变形镁合金和镀锌钢板进行搭接点焊试验,运用正交试验法优化工艺参数,同时利用光学显微镜、扫描电镜和万能拉伸试验机对焊接接头的微观组织和力学性能进行研究.结果表明,运用冷金属过渡方法能够获得成形美观和性能良好的焊接接头;工艺参数显著性顺序为镀锌钢板孔径大小、送丝速度、点焊时间;接头为典型的点熔钎焊接头,由钎焊结合区和熔焊结合区组成;接头的抗拉剪载荷可达3.12 kN,远大于相同尺寸下镁镁点焊试样的抗拉剪载荷,接头的断裂方式为剪切型断裂和撕裂型断裂.     

采用冷喷涂铜涂层做中间层的镁合金与钢共晶接触反应钎焊工艺及接头性能

采用厚度为50 μm的冷喷涂铜涂层作为中间层,研究了连接温度和保温时间对AZ31B镁合金/钢异种金属接触反应钎焊接头剪切强度的影响规律.通过金相显微镜、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、显微硬度和剪切强度试验,研究了AZ31B镁合金/钢钎焊接头界面微观组织和力学性能.结果表明,当连接温度为530℃,保温时间为60 min时,接头剪切强度达到最大值36.9 MPa.AZ31B镁合金/钢钎焊接头界面反应产物主要为Mg₂Cu,α-Mg固溶体和Mg-Cu-Al三元相.Mg-Cu-Al三元相的尺寸和分布,以及08F钢侧是否存在Mg₂Cu共晶相共同决定了接头的强度.由钎焊接头断口可知,最佳工艺参数下断裂方式为脆性断裂与韧性断裂的混合方式.     

焊接速度对镁合金与镀铜钢CMT熔钎焊接头组织和力学性能的影响

采用AZ31镁合金焊丝为填充材料,对AZ31B镁合金和镀铜钢进行冷金属过渡(CMT)熔钎焊连接,利用光学显微镜、SEM、XRD、万能拉伸试验机分析了不同焊接速度对焊接接头的微观组织和力学性能的影响。实验结果显示:焊接接头主要分为富铜区、焊缝区、钎焊区、热影响区和母材;焊缝区是由α-Mg固溶体、Mg-Al相和Mg-Cu相组成。在焊接速度为300 mm/min时,镁合金在镀铜钢表面润湿铺展较好,所得焊接接头成型美观,焊接接头载荷最大,可达3.99 kN。     

黄铜辅助镁合金/不锈钢TIG熔钎焊研究

以0.3 mm厚的H62黄铜片为中间层,采用TIG焊的方法对AZ31B镁合金和304不锈钢板材进行搭接熔钎焊,观察分析了熔钎焊接头的宏观形貌及显微组织,测定了元素分布及力学性能。结果表明,在交流电流70 A、焊接速度100 mm/min的条件下,实现了镁合金和不锈钢的TIG熔钎焊。接头由焊缝区、钎缝区和熔合区三部分组成,钎缝区不锈钢一侧发生了不规则溶解,钎缝区显微组织由α-Fe、α-Mg及沿α-Mg晶界分布的少量的Mg-Cu-Al共晶体组成。熔钎焊接头的拉伸断裂发生在焊缝区,抗拉强度达到130 MPa。钎缝区钢一侧形成的不规则嵌入式组织结构明显提高了不锈钢与镁合金的界面的结合强度。     

镁/钢异种金属电阻点焊工艺研究

采用电阻点焊对MB3镁合金和镀锌钢板进行了焊接,研究了焊接电流对镁/钢接头宏观形貌、微观组织及力学性能的影响。试验结果表明:镁/钢点焊接头熔核直径及压下率随焊接电流增大而增大,接头拉剪载荷随电流增大呈先增大后减小的趋势。当焊接电流为13 k A,焊接时间为10周波,电极压力为5 k N时,接头拉剪力达到最大值6.1k N,此时点焊接头表现为纽扣式断裂。Fe与Al在镁/钢界面处发生反应生成Fe-Al化合物,其显微硬度达到146 HV。     

镁合金与钢CMT电弧熔-钎焊微观组织及性能研究

以AZ31镁合金焊丝作为填充材料,采用CMT电弧熔-钎焊焊接AZ31B镁合金和Q235镀锌钢。分析不同焊接速度对熔-钎焊接头宏观形貌、微观组织及力学性能的影响,探讨钎焊界面元素分布特征。结果表明:送丝速度6.0 m/min,焊接速度350～450 mm/min时,熔-钎焊接头宏观形貌较为美观;焊接速度较大时,钎焊区生成厚度6～8μm的反应层,物相为Mg-Zn和Mg-Al相;焊接速度较小时,钎焊区生成厚度为1～4μm的反应层,物相为Mg-Al和Fe-Al相;焊接速度400 mm/min时,焊接接头最大拉剪强度为4.76 kN。     

镁合金/键铜、镀镍钢激光熔钎焊接头组织性能研究

采用AZ31镁合金焊丝对镁合金/镀Ni(Cu)钢进行激光熔钎焊研究,探讨Cu层和Ni层对激光熔钎焊接头微观组织及性能的影响.结果表明:在Q235钢表面不论是镀Cu层还是Ni层,激光熔钎焊接头宏观形貌较好.在Q235钢板上镀Cu层所得的焊接接头抗拉强度为145.4 MPa,达到镁合金强度的60.6％,相比于在Q235钢上...     

双相钢/镁合金添加Sn箔激光热传导焊及数值模拟

采用光纤激光器作为焊接热源,对1.4 mm厚DP600双相钢和1.8 mm厚AZ31镁合金平板试件进行钢上、镁下搭接、钢/镁层间添加Sn箔的激光热传导焊试验,通过试验调整优化焊接工艺参数,获得最佳焊缝成形,采用卧式金相显微镜、带有能谱仪(EDS)的扫描电镜、X射线衍射仪(XRD)等观察添加Sn箔钢/镁接头的显微组织、界面元素分布和相结构组成;利用ANSYS有限元软件,考虑材料物性参数的温度相关性、初始条件、边界条件等因素影响,建立钢/镁异种金属激光焊接非线性三维传导有限元模型,模拟计算钢/镁焊接接头的温度场分布。结果表明:添加Sn箔可实现钢/镁之间的有效连接,焊接模式为激光热传导焊,模拟计算获得熔池形状、尺寸与实际焊缝基本吻合,验证采用高斯体热源模型用于模拟双相钢/镁合金焊接接头温度场的合理性;由于添加Sn箔减缓从上层钢板向下层镁合金的热量传递,起到一定程度的隔热效果,利于熔沸点差异大的钢、镁同时熔化,此外上层钢侧冷却速度降低,延长钢板与Sn箔中Fe、Sn元素的相互扩散时间,导致钢/镁界面中钢侧过渡区域生成FeSn、Fe_(1.3)Sn、Fe_3Sn等Fe-Sn相,镁侧过渡区域生成Mg_2Sn相。因此,添加Sn箔有助实现双相钢/镁合金异种金属的有效连接。     

瞬间液相扩散连接镁/镍/钛接头微观组织及力学性能研究

以Ni箔为中间层,对镁合金AZ31B和钛合金Ti6Al4V进行瞬间液相扩散焊。结合能谱分析、X射线衍射谱、显微硬度测试和力学性能试验,研究了焊接过程中不同焊接温度(505~535℃)对镁/钛接头微观组织及力学性能的影响。结果表明:当焊接温度为525℃、保温时间为20min、焊接压力为0.2MPa时,镁/钛接头达到最大剪切强度57MPa。此时,镁/钛接头界面形成Mg_2Ni、Mg_3AlNi_2等金属间化合物。在拉伸试验中,接头断裂发生在金属间化合物层。