钢/铝异种金属添加粉末的激光焊接

采用光纤激光器对1.4 mm厚DC51D+ZF镀锌钢和1.2 mm厚6016铝合金平板试件进行添加Mn、Zr粉末的激光搭接焊试验,利用金相显微镜、显微硬度仪、扫描电镜、X射线衍射仪、微机控制电子万能试验机等研究焊接接头各区域的金相组织、显微硬度、断口形貌、主要物相与接头的力学性能。结果表明:在钢/铝激光焊中添加Mn、Zr粉末,焊接接头平均抗剪强度与没有添加粉末相比,有所提高,其中添加Zr粉末的提高效果明显;Mn、Zr粉末的添加改变了钢/铝界面的元素分布、物相组成及微观组织形态,添加Mn能提高熔池金属的流动性,利于钢/铝界面结合,而添加Zr,焊缝区晶粒细小,形成新的ZrFe3.3Al1.3韧性相,抑制Fe-Al脆性金属间化合物生成。因此,添加Mn、Zr均改善了钢/铝焊接接头的力学性能。     

激光胶接焊镀锌钢/铝合金的显微组织与性能

采用光纤激光器对1.4 mm厚的DC56D+ZF镀锌钢和1.2 mm厚的6016铝合金平板试件进行有无胶层加入的激光搭接焊和耐蚀性实验,利用卧式金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、微机控制电子万能试验机等分析胶层加入前后焊接接头的金相组织、断口形貌、界面元素、腐蚀速度、腐蚀产物形貌与成分以及接头力学性能,探讨胶层影响钢/铝焊接试样耐腐蚀性能的作用机制。结果表明:激光功率1650 W,焊接速度35 mm/s,离焦量+3.0 mm,Ar为保护气体且流量为20 L/min的工艺条件下,加入胶层,焊接试样正面焊缝均匀连续,无气孔和裂纹等缺陷;胶层的加入改善了搭接焊中因间隙而产生的热传递受阻现象,与未加胶层相比,横截面金属平板试件间隙减少,熔深值增大;胶层受激光作用分解形成气体和固体残留物,改变铝合金表面高反射率状况,加大铝合金对激光能量的吸收,钢/铝熔融金属冷却后互相嵌入,与未加入胶层相比,钢/铝界面分界线不十分连续;激光焊接中加入胶层,焊接接头抗剪强度与平均剪切力分别为41.45 MPa和1.04 kN,力学性能并没有因为胶层的加入而减弱;同等腐蚀条件下,焊接试样腐蚀方式为电偶腐蚀,腐蚀产物主要为Fe2O3、FeO(OH)、Fe6(OH)12CO3,与未加入胶层相比,焊接试样腐蚀速度减慢,耐蚀性提高;由于胶层具有绝缘性,可以抑制阳极和阴极之间的电子交换,减缓电偶腐蚀,因此,胶层的加入明显提高了钢/铝焊接试样的耐腐蚀性能。     

钢/铝异种金属激光胶接焊

采用光纤激光器对1.4 mm厚的DC56D+ ZF镀锌钢和1.2 mm厚的6016铝合金平板试件进行了加入胶层的激光搭接焊试验,分析了焊接接头的微观组织、断口形貌和力学性能,研究了不同工艺参数对钢/铝胶接正面与横截面焊缝形貌的影响.结果表明,在激光功率为1650 W,焊接速度35 mm/s,离焦量+3.0 mm,氩气为保护气体且流量为20 L/min的最佳工艺条件下,加入胶层,焊接试样正面焊缝均匀连续,无气孔、裂纹缺陷,钢/铝连接良好;焊接接头抗剪强度与平均剪切力分别为41.45 MPa和1.04kN,力学性能并没有因为胶层的加入而减弱,焊缝区断裂形貌为韧性断裂与准解理断裂的混合形貌.     

镀锌钢一6016铝合金异种金属加入中间夹层铅的激光焊接

对1．2mm厚镀锌钢板和1．15mm厚6016铝合金平板试件进行了加入中间夹层铅的激光搭接焊试验,通过调整焊接工艺参数获得最佳焊接成形,利用卧式金相显微镜、扫描电镜、x射线衍射、微机控制电子万能试验机等手段研究了焊接接头各区域的金相组织、断口形貌、主要物相与接头力学性能．结果表明,在钢／铝激光焊中添加中间夹层铅,焊接接...     

铝/钢预置Cu镀层激光搭接焊接头组织及力学性能

为研究以预置Cu镀层为中间层的铝/钢异种金属的激光焊接行为,在6061铝合金与DP590双相钢2种母材表面电镀Cu层,对预置Cu镀层的6061铝合金与DP590双相钢进行了激光搭接焊。利用扫描电镜、能谱仪、拉伸试验及显微硬度试验对接头的显微组织及力学性能进行了研究。结果表明,0.5 mm等厚的6061铝合金/DP590双相钢的预置Cu镀层激光搭接焊的优化工艺参数为激光单脉冲能量为10 J,脉宽为6 ms,频率为15 Hz,Cu镀层厚度为60 μm,铝/钢搭接焊缝的抗拉强度为59.8 MPa。预置Cu镀层起到了阻隔作用,能够减弱铝/钢的直接扩散,有效抑制了Fe-Al硬脆性金属间化合物的形成,提高了焊缝的抗拉强度,降低了焊缝显微硬度。随着预置Cu镀层厚度的增加,铝/钢焊缝的熔合界面变得更为光滑。 创新点： 采用脉冲激光焊对预置Cu镀层的6061铝合金和DP590双相钢进行搭接焊,预置Cu镀层能够控制合金元素对铝/钢焊缝质量的影响,有效提高铝/钢搭接焊缝的力学性能。     

铝/钢预置Cu镀层激光搭接焊接头组织及力学性能

为研究以预置Cu镀层为中间层的铝/钢异种金属的激光焊接行为,在6061铝合金与DP590双相钢2种母材表面电镀Cu层,对预置Cu镀层的6061铝合金与DP590双相钢进行了激光搭接焊。利用扫描电镜、能谱仪、拉伸试验及显微硬度试验对接头的显微组织及力学性能进行了研究。结果表明,0.5 mm等厚的6061铝合金/DP590双相钢的预置Cu镀层激光搭接焊的优化工艺参数为激光单脉冲能量为10 J,脉宽为6 ms,频率为15 Hz,Cu镀层厚度为60μm,铝/钢搭接焊缝的抗拉强度为59.8 MPa。预置Cu镀层起到了阻隔作用,能够减弱铝/钢的直接扩散,有效抑制了Fe-Al硬脆性金属间化合物的形成,提高了焊缝的抗拉强度,降低了焊缝显微硬度。随着预置Cu镀层厚度的增加,铝/钢焊缝的熔合界面变得更为光滑。     

添加层对6061铝合金激光搭接接头的影响

采用脉冲激光焊接方法对6061铝合金进行了搭接焊,研究了不同添加层对6061铝合金激光搭接接头的显微组织、剪切性能及腐蚀性能的影响。结果表明:当添加层为Zn粉、铝焊膏、Sn粉时Al板激光搭接焊容易产生缺陷,无法得到良好的焊接接头,当添加层为Ni粉时可以得到无明显缺陷的良好焊接接头。不同添加层焊接接头的剪切性能为Ni粉Zn粉铝焊膏Sn粉,Ni粉添加层焊接接头的剪切强度为27.7MPa,是Zn粉添加层焊接接头剪切强度的3.19倍。Ni粉添加层焊缝极化曲线的钝化区范围为322 mV,比母材极化曲线的钝化区大了172 mV, Ni粉添加层焊缝的耐腐蚀性能大于母材。     

铝合金与钢的搅拌摩擦焊焊缝成形及接头性能

用搅拌摩擦焊方法焊接了异种材料铝合金与低碳钢,分析了接头的截面形貌及力学性能.结果表明,当焊接工艺参数合适时,可以获得表面成形良好、无变形的铝合金与钢的对接接头和搭接接头.对于对接接头,金相分析表明,在焊缝横截面,低碳钢与铝合金呈较好的混合状态,在平行焊缝表面的平面内,两种材料呈交叠分布.力学性能试验表明,焊核内局部区域具有较高的显微硬度,可能是形成了钢与铝的金属间化合物,拉伸试样断裂在焊核区边缘偏低碳钢一侧.对于搭接接头,接合面处的钢呈形似"钳子"或弯钩状的分布,钢铆进了铝合金焊缝中,两种材料能有效地达到塑性结合,接头的抗剪切性能较好.     

不锈钢激光焊与电弧焊焊接性对比研究

对厚2 mm的SUS301L-ST不锈钢材料用激光焊和电弧焊2种焊接方法进行焊接,通过外观、宏观金相、微观金相,力学性能、显微硬度等进行检测,对比研究不锈钢采用这2种焊接方法的焊接性。结果表明,2种焊接方法焊接的焊缝接头外观成形良好,未出现外部及内部缺欠,均具有良好的韧性,激光焊焊缝接头组织较电弧焊热影响区小、晶粒细小,激光焊焊缝强度与母材强度相当,高于电弧焊焊缝强度,激光焊焊缝硬度略高于电弧焊焊缝的硬度。     

镀锌钢一6016铝合金异种金属加入中间夹层铅的激光焊接

对1．2mm厚镀锌钢板和1．15mm厚6016铝合金平板试件进行了加入中间夹层铅的激光搭接焊试验,通过调整焊接工艺参数获得最佳焊接成形,利用卧式金相显微镜、扫描电镜、x射线衍射、微机控制电子万能试验机等手段研究了焊接接头各区域的金相组织、断口形貌、主要物相与接头力学性能．结果表明,在钢／铝激光焊中添加中间夹层铅,焊接接头的平均抗拉强度和断后伸长率分别为68．51MPa和2．37％,与没有加铅夹层相比,抗拉强度和断后伸长率明显提高;夹层铅的加入,改变了钢／铝界面的元素分布、物相组成及微观组织形态,焊接接头过渡区域Fe,Al,Zn,Mg,Pb元素的混合区宽度较大,除生成Fe—A1,Mg—Zn脆性金属间化合物外,产生了新的金属间化合物Mg2Pb,改善了焊缝金属的力学性能。     

激光焊接镁/铝异种金属的显微组织与性能

对1.8 mm厚AZ91镁合金和1.2 mm厚6016铝合金平板试件进行激光搭接焊试验,利用体视显微镜、卧式金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、电子显微硬度仪、微机控制电子万能试验机等手段研究镁/铝焊缝的表面成形性、接头区域的金相组织、界面元素分布、断口形貌、主要物相、显微硬度与接头力学性能。结果表明:激光功率1900 W,焊接速度50 mm/s,离焦量f为0,Ar气保护气体流量为15 L/min时,焊缝表面成形性良好,热影响区窄,晶粒细化;焊接接头平均抗拉强度和抗剪强度分别为13.99和12.79 MPa,镁侧和铝侧焊缝硬度均高于母材;剪切断口较平坦、光滑,出现相互平行的疲劳条纹;拉伸断口存在较多高度不一致的解理台阶,呈脆性断裂特征;镁/铝焊缝界面存在Mg17Al12、Mg2Al3主要物相,其中Mg17Al12脆性相高温下比Mg2Al3延性相结构稳定,是镁/铝焊接接头呈现脆性特征和较难实现焊接的主要原因。     

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。     

6061-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头组织与力学性能

针对6 mm厚6061-T6铝合金板材,在主轴转速800 r/min,焊接速度150 mm/min参数下实现双轴肩搅拌摩擦焊接,并对一部分试件进行焊后热处理。对焊态试件和焊后热处理试件同时进行金相试验、拉伸试验和显微硬度试验对比分析。在焊态下,接头平均抗拉强度为203 MPa,达到母材的64%,接头在焊缝区32 mm的宽度区域内显微硬度出现不同程度的下降,显微硬度分布呈"W"型;接头经焊后热处理后,焊态下溶解消失的强化相重新析出,使接头组织重新得到强化,热处理态接头平均抗拉强度为292 MPa,达到母材的92%,整个焊缝区显微硬度均得到提高,焊态下"W"型显微硬度分布规律消除。     

搭接方式对铝/钢异种金属激光焊接接头组织性能的影响

采用激光深熔焊对2 mm厚的AA6061-T4铝合金和1.5 mm厚的Q235镀锌钢异种金属进行焊接,主要针对铝上钢下和铝下钢上两种搭接方式进行比较研究。从接头截面形貌、组织表征、相分析、拉伸剪切性能等方面对两种搭接方式得到的铝/钢接头进行了比较。结果表明:铝上钢下接头的深宽比小于1,铝下钢上接头的深宽比大于1。接头中有氢气孔、锌蒸气孔及工艺型气孔等缺陷的生成。铝上钢下接头的整个焊缝金属由铁铝金属间化合物组成,该接头的平均抗剪强度为74.2 N/mm。铝下钢上接头仅在焊缝金属和铝基体之间形成一层金属间化合物,该接头的平均抗剪强度为163.4 N/mm。     

HSA 340高强度钢激光拼焊板焊缝组织与拉伸性能分析

选取1.5mm和2.0mm厚度的HSA340高强度钢进行激光拼焊,焊后对焊接接头进行金相检验及微观硬度测试,分析了焊缝、母材及热影响区的组织特性;对焊后试样进行拉伸试验,分析了高强度钢激光拼焊板的单拉特性,并结合拼焊板的微观组织,详细阐述了拉伸性能和焊接组织的关系。结果表明,拼焊板焊接热影响区的微观特性,决定了该区域具有良好的力学性能;提高焊缝中的针状铁素体含量,可提高试件拉伸性能;焊缝中马氏体的存在,提高了焊缝抗拉强度与硬度。     

不等厚高强钢激光拼焊板焊缝组织及胀形性能分析

采用激光焊接方法,针对1.8mm厚的SAPH440与2.2mm厚的DP600高强钢实施激光拼焊.测试了不等厚拼焊板焊接接头的金相组织以及显微硬度,然后通过杯突试验对所得到的不等厚高强钢拼焊板的胀形性进行了研究,进一步与母材的胀形性相比较.结果表明,焊缝的金相组织为针状铁素体和板条马氏体,焊缝两侧硬度分布不同,焊缝处的硬度要高于母材.拼焊板的杯突值低于任何一侧母材的杯突值,焊缝的位置对不等厚拼焊板的胀形性有一定的影响,薄板所占比例越大拼焊板的胀形性越好,在胀形成形过程中焊缝向厚板侧移动.     

镀锌钢/6016铝合金激光焊的BP神经网络工艺优化及组织和性能

为了抑制或减少镀锌钢/6016铝合金在激光焊过程中生成Fe/Al脆性金属间化合物,采用光纤激光器,不添加任何钎料,对汽车车身用镀锌钢与6016铝合金平板试件进行激光搭接焊试验。利用ANSYS有限元分析软件,建立钢/铝激光焊热源模型。基于模拟计算与温度同步测量,获取不同工艺条件下焊接熔深,将其作为训练样本,利用BP神经网络,建立激光焊条件下焊接功率、焊接速度、离焦量与焊接熔深之间的非线性映射关系,优化焊接工艺参数。采用卧式金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、微机控制电子万能试验机等手段对优化工艺条件下焊接接头各区域的金相组织、断口形貌、界面元素分布、主要物相和接头力学性能进行研究。结果表明:模拟计算获得工件表面距焊缝中心不同位置温度与实验同步测量温度基本吻合,所建热源模型能反映激光焊实际过程特点;通过神经网络方法建立模型预测不同工艺参数下焊接熔池深度的相对误差控制在10%以内;优化工艺条件下,焊缝横截面铝熔化,钢少量熔化,液态铝在钢表面润湿铺展良好,钢/铝界面层形成厚度约为9μm、由FeAl和Fe3Al组成的金属间化合物层,焊接接头平均抗剪强度为27.70 MPa,断裂形貌表现为准解理和韧性的混合型断裂特征。     

B170P1差厚高强钢激光焊接工艺与力学性能分析

选取1.0mm和1.5mm厚的B170P1高强度钢为研究对象,采用不同激光焊接工艺参数对其进行激光拼焊,焊后对焊接接头进行金相检验及显微硬度测试,分析了母材、焊缝及热影响区的微观组织特性;对焊后试样进行拉伸试验,研究了激光焊接工艺对力学性能的影响.结果表明,焊接功率的增加造成焊缝中粒状贝氏体数量增多,材料韧性变差;焊接速度大时焊缝中晶界铁素体以条状居多,焊接速度小时焊缝中主要是块状铁素体;激光热输入较小时,晶粒尺寸随热输入的增加增长迅速,调节热输入大小可抑制晶粒增长.     

DP590双相钢和6082铝合金异种金属激光焊接头组织与性能研究

对1.2 mm厚的DP590双相钢和6082铝合金进行钢上铝下搭接形式的异种金属激光焊接试验。结果表明:当激光功率为2700 W,焊接速度为30 mm/s,离焦量为0 mm时可以获得较好质量的接头;在焊缝界面处形成了Fe Al和Fe3Al等脆性金属间化合物;接头的抗剪强度为23.7~31.5 MPa;接头焊缝中心的硬度值最高,且从母材侧进入焊缝区域时存在一个明显的硬度值跃升界面。     

镀锌钢/铝添加中间夹层Cu、Pb的激光搭接焊研究

对1.2 mm厚DC56D+ZF镀锌钢和1.15 mm厚6016铝合金平板试件进行了添加中间夹层Cu、Pb的激光搭接焊实验研究,利用体视显微镜、卧式金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、微机控制的电子万能试验机等手段研究了钢/铝焊缝的表面成形性、接头各区域的金相组织、界面元素分布、断口形貌、主要物相与接头力学性能。结果表明:添加中间夹层Cu、Pb,焊接接头的平均抗拉强度分别为49.44、73.51 MPa,伸长率分别为1.63%、2.37%,与未添加夹层相比,抗拉强度和伸长率提高,其中Pb提高效果优于Cu;不加夹层,钢/铝试样断口呈明显脆性断裂特征;加入夹层Cu,脆性断裂特征不明显;而加入夹层Pb,试样断口呈韧性断裂特征;添加夹层Pb,钢/铝界面连接处Fe、Al、Zn、Mg、Pb元素变化剧烈,混合区宽度大,新生成Mg2Pb金属间化合物的结构比FeAl金属间化合物稳定,能抑制脆性FeAl金属间化合物生成。这是添加夹层Pb明显改善钢/铝焊接接头力学性能的重要原因。