铝/钛异种金属冷金属过渡熔钎焊接头分析

以ER4043的铝焊丝对6061铝合金和TA2纯钛进行CMT熔钎焊,采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)分析了焊接接头的微观组织特征,并通过拉伸试验对接头进行了力学性能的评定. 结果表明,焊接接头具有熔焊和钎焊双重性质:铝母材局部熔化,与熔化的焊丝金属混合后凝固形成焊缝;而没有熔化的钛母材通过Ti原子的扩散与焊缝金属形成金属间化合物结合层的钎焊界面. 钎焊界面处反应层可分为靠近钛板一侧的连续层Ti₃Al和向焊缝内部生长的锯齿状的反应层TiAl₃. 当钛板坡口角度为30°时,钎焊界面化合物生长均匀良好,接头会断裂在铝母材的热影响区,最高抗拉强度达到197.5 MPa.     

Al-Si焊丝Al/Cu异种金属冷金属过渡熔钎焊接头显微组织与性能

利用A1Si_5焊丝作为填充材料对6061铝合金和T2纯铜进行冷金属过渡(Cold Metal Transfer,CMT)熔钎焊。通过拉伸试验评定搭接接头力学性能并采用SEM,EDS分析搭接接头的微观组织及化学成分,利用XRD进一步确定了钎焊界面产物。研究结果表明:送丝速度在6.5~7.5 m/min焊接时,焊接过程稳定,焊缝成形美观。搭接接头主要断裂在钎焊面处,最大拉剪载荷为154 N/mm。钎焊界面产物主要为CuAl,CuAl_2,厚度在150μm左右,显微硬度在400 HV0.1左右。钎焊界面处形成的脆硬金属间化合物是铝铜搭接接头断裂于钎焊面处的主要原因。     

镁/钛异种金属冷金属过渡焊接的温度场模拟

利用ABAQUS有限元软件建立镁/钛异种金属搭接接头的有限元模型,对镁/钛异种金属冷金属过渡焊接过程的温度场进行模拟,分析温度场的变化规律,并通过试验验证模拟结果的准确性.比较了不同送丝速度下温度场的变化规律,并对特征点的显微组织进行比较.结果表明,镁、钛两侧的温度场呈不对称分布.距离焊缝中心相同的两点,镁板侧试件温度上升较快,达到的峰值温度比钛板侧高,且下降速度也快.随着送丝速度的增加,峰值温度变高,达到钛板的熔化温度,钛的熔化量也就随之增加,镁钛连接界面有较好的结合.     

钛/铝异种合金电弧熔钎焊接头界面特征及力学性能

采用AlSi5焊丝和交流TIG电弧实现了TC4钛合金和6056铝合金的熔钎焊连接,通过金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和拉伸试验等方法评价了接头界面微观组织特征和力学性能.结果表明,当焊接电流为30,40和60 A时,界面反应层分别呈棒状、块状和锥状分布,过大的热输入使界面产生了粗大柱状金属间化合物层,冷却时在焊接内应力作用下产生了冷裂纹.金属间化合物主要为TiAl3相,Si元素偏聚其内形成过饱和固溶体.接头强度-焊接电流曲线出现了两次峰值强度.焊接电流为30 A时,熔钎焊接头平均抗拉强度为103 MPa.焊接电流为60 A时,电弧形态扩张使能量密度降低,接头强度出现第二次峰值.     

镁-裸钢板异种金属冷金属过渡熔钎焊连接机理

以AZ61镁合金焊丝为填充材料,对AZ31B镁合金/Q235裸钢板进行冷金属过渡熔钎焊试验研究,分析不同工艺参数对焊缝成形和力学性能的影响. 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:随着送丝速度的增加,接头最大抗拉载荷先升高后降低,当焊缝宽度较大时,断裂易发生在镁的热影响区,其最大抗拉载荷可达6 kN以上;焊缝及镁合金中的Al原子通过焊接过程扩散到界面上形成很薄的Fe-Al相反应层,从而实现了镁、裸钢板的有效连接.     

铝/钢异种金属电弧熔钎焊研究现状

铝合金和钢在高温下易反应生成多种金属间化合物,使铝/钢的焊接一直是焊接领域的一大难题。控制接头界面处金属间化合物的生成及其尺度,是成功进行铝/钢焊接的关键。电弧熔钎焊是解决铝/钢异种金属焊接全面走向工程应用的最具希望的几种焊接方法之一。文中综述了近年来铝/钢电弧熔钎焊研究的发展现状,分析了铝/钢电弧熔钎焊焊接性,重点探讨了控制金属间化合物生长的方法,包括减小焊接热输入、降低热源能量密度、添加具有抑制金属间化合物生长的合金元素、采用中间层等;总结了改善液态金属润湿性和铺展性的方法,包括采用镀层/覆层、采用钎剂、采用辅助磁场、进行预热或辅助加热等。最后提出了若干铝/钢电弧熔钎焊需要进一步解决的问题。     

Cu/Al异种金属连接的研究现状

异种金属接头由于具有优良的性能,因而在许多领域得到广泛的应用,也使得异种金属连接成为当今研究的热点,但铜铝焊接时脆性相的生成,使得铜铝接头的性能很难保证.概述了近年来国内外铜铝异种金属焊接技术的研究现状,针对钎焊和摩擦焊技术做了重点介绍,分析了当前铜铝连接存在的主要困难,对于推动Cu/Al异种金属接头的研究及应用具有重要意义.     

钛/铝异种轻金属熔焊缺陷及解决工艺

讨论了钛/铝异种轻金属熔焊过程中易出现氧化物夹杂、焊接裂纹及Ti-Al脆性金属间化合物等缺陷,简要分析了焊接缺陷产生的原因。根据国内外针对钛/铝异质接头熔钎焊研究的进展,提出了改善接头过渡区显微组织的方法。采用一种新的熔钎焊技术,可以解决焊接过程中出现的部分缺陷,但也存在接头厚度方向Ti/Al界面组织分布不均匀的问题。采用脉冲电流或超声波辅助等特殊工艺,可以改善Ti/Al界面组织,提高接头的性能。     

Mg/Al异种金属焊接研究现状

镁合金和铝合金是当前广泛应用并具有良好前景的有色金属材料,而Mg/Al异种金属焊接是当前研究的热点问题。本文介绍了当前镁铝异种金属常用焊接方法的研究现状,分析了焊接中常出现的问题和解决方案。提出进一步开展镁铝焊接工艺和基础理论研究,对于推动镁铝异种金属焊接应用具有重要的意义。     

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.     

钛/铝异种合金激光焊接研究

钛、铝异种金属物化性能差异较大,焊接过程中易生成脆性金属间化合物,弱化接头性能,激光热输入量的控制是钛/铝异种合金焊接的关键。采用1 000 W光纤激光器对1 mm厚的LD2铝板和TC4钛板进行对接焊试验。试验重点研究焊接速度和激光偏置距离对热输入量的控制和分配,通过金相显微镜、SEM、EDS方法对焊缝微观组织和结构进行分析,利用拉伸试验机进行力学性能测试。研究结果表明,当激光作用在钛侧0.24 mm处,焊接速度为80 mm/s时,形成的金属间化合物仅2μm左右,获得了质量良好的焊接接头,断后伸长率为5.42%,抗拉强度可达242 MPa。     

Ti/Al异种合金电弧熔钎焊接头界面断裂行为分析

采用TIG电弧的方法实现了钛合金与铝合金熔钎焊连接,分析了不同焊丝形成的熔钎焊接头的界面组织和断裂特征.结果表明,纯铝接头界面为单一的TiAl3相,裂纹主要沿着TiAl3反应层与焊缝之间的界面扩展.拉伸时首先从坡口拐角启裂,当裂纹扩展至接头反面时,断裂扩展形式转变为从焊缝金属撕裂,接头抗拉强度为139MPa.添加Al-Cu-La焊丝的接头界面结构为TiAl3+ Ti2Al20La双化合物层,拉伸时沿TiAl3反应层与钛合金界面开裂,以界面内的微裂纹为裂纹源并向反应层内扩展,属于准解理断裂,接头抗拉强度达270 MPa.稀土La元素作用下形成的双化合物层是提高接头强度的关键.     

几种铝钢异种金属熔钎焊工艺的对比与分析

采用脉冲旁路耦合电弧MIG焊、CMT及激光焊方法实现铝/镀锌钢板搭接焊,对焊缝界面微观组织、形貌及元素成分进行了观察分析,并测试了其力学性能.结果表明,三种焊接方法均可以实现铝/镀锌钢板异种金属的优质连接,获得成形良好的焊缝,搭接接头的抗拉剪强度均可以达到铝合金母材的80%以上,拉伸试样断裂在焊缝铝合金母材热影响区.当母材热输入及工艺合适时,三种方法下搭接接头界面处均形成一主要成分为Fe₂Al₅和FeAl₃,平均厚度约为8 μm的金属间化合物,而且控制金属间化合物的生成是获得铝/钢焊接优质接头的关键.     

铝合金与低碳钢异种金属材料的激光-压轮焊接

为了解决传统焊接方法焊接铝合金与低碳钢异种金属的焊接接头性能低下的问题,对低碳钢(steel plate cold rolled commercial,SPCC)与铝合金(A5052-H34)异种金属进行了激光-压轮焊接试验,并确定了最佳的焊接工艺参数.利用激光显微镜、电子探针显微分析仪(EPMA)硬度测试仪、拉伸试验机测试了焊接接头的微观组织和力学性能.结果表明,在接合界面处金属间化合物由具有一定塑性的金属间化合物和完全脆性的金属间化合物组成;接合界面处的金属间化合物的带宽约为8~10μm,此时焊接接头的抗剪强度达到最大值(210 MPa);而具有一定塑性的金属间化合物带宽基本保持不变,约为1.8μm.     

异种搅拌摩擦焊制备铜铝合金双金属纳米复合材料

对纯铜与AA5754合金进行对接搅拌摩擦焊接.为了降低金属间化合物的有害影响,在搅拌摩擦焊(FSW)接头中添加纳米SiC强化颗粒.采用拉伸试验、显微硬度试验、扫描电镜和X射线衍射分析方法研究焊接接头的性能.结果显示,当焊接速度为50 mm/min、转速为1000 r/min时接头的性能最好.纳米SiC颗粒的存在使搅拌区...     

Seal spot welding of steel and aluminium alloy by resistance spot welding: dissimilar metal joining of steel and aluminium alloy by Zn insertion

This research concerns a dissimilar metal joining of steel and aluminium (Al) alloys by means of zinc (Zn) insertion. The authors propose a joining concept for achieving strong bonded joints between Zn-coated steel and Al alloys. A eutectic reaction between Zn in the Zn coating and uniform Al–Fe intermetallic compound (IMC) layer at the joint interface, leading to a strong bonded joint. The ultimate aim of this research was to apply this joining concept in the resistance spot welding process for manufacturing vehicle bodies. As a practical issue characteristic to joints of dissimilar metals, anticorrosion measures against electrochemical corrosion must be undertaken. If there is moisture near a joint interface of dissimilar metals, electrochemical erosion will progress. Therefore, a sealing function that could prevent moisture intrusion is required. By applying the above-mentioned welding process to a set of metals with thermosetting resin spread in between, we realized seal spot welding, which not only prevented moisture intrusion but also retained high tensile strength. In this research, first, a cyclic corrosion test was performed on the seal spot-welded joint of galvanized (GI) steel, a steel grade widely distributed in Japan, and Al alloy was bonded by seal spot welding, and the following topics are discussed. Complete removal of sealant from the joint interface is the key to realizing the high tensile stress joint, because remaining sealant will lead to reduction in tensile strength. Therefore, heat generation at the interface was monitored by measuring electrical current and potential difference between the two electrodes, and a precise temperature control was performed. Moreover, the bonding process was clarified by stepwise analysis of the joint interface using optical microscopy, and a guideline for producing strong joints was proposed. And finally, a TEM observation also confirmed that the interface structure of the seal spot-welded joint was the same as joints without the resin; a thin and uniform Al–Fe IMC layer was formed and a strong metallurgical bonding was achieved.     

激光滚压焊技术在异种金属连接中的应用

近来铝合金/钢、铝合金/钛合金等异种金属的连接在汽车等行业越来越受到重视。但是采用熔化焊来连接异种金属非常困难,同时扩散焊的效果也不很理想,主要是因为焊接过程中在界面处会产生较多的脆性金属间化合物。因此,急需一种高可靠性、高效率的新工艺对此类异种材料进行高质量的连接。激光滚压焊正是针对这一需求而开发的新型连接工艺。详细介绍了该工艺方法的提出背景、工作原理、界面上金属间化合物的特点以及所得到焊接接头的主要性能。     

异种材料的搅拌摩擦焊技术

进行了铝合金与工业纯铜、铝合金与低碳钢的搅拌摩擦焊接实验.实际焊接了对接接头、丁字接头、搭接接头,观察了焊接接头组织,测量了接头性能.结果表明,用搅拌摩擦焊方法代替熔化焊方法焊接异种材料,可以获得组织致密、无缺陷的接头,接头强度较高,且工艺适应性、结构适应性较好,焊接工艺参数、各组元在焊缝金属中的比例等对形成良好的焊缝有重要的影响.     

铝/钢异质金属搅拌摩擦焊技术研究进展

铝/钢异质金属复合结构具有轻质节能、降低成本、可以满足不同的工作条件等特点,在航空航天、船舶制造等领域的应用日益受到重视。由于铝和钢的物理化学性质存在巨大差异,铝和钢的连接成为焊接领域的难点问题。搅拌摩擦焊作为一种固相连接方法,具有热输入低、高温停留时间短、焊接变形小等特点,对克服铝/钢异质金属性能差异带来的焊接困难具有优势,已成为铝/钢异质金属焊接的研究热点。综述了铝/钢异质金属搅拌摩擦焊国内外研究现状,主要涉及搅拌头材料选择与结构设计、焊缝成形、焊接工艺窗口、力学性能、接头冶金结合、连接机制以及外源辅助搅拌摩擦焊新技术,可以为铝/钢异质金属结构的轻量化设计提供新思路,最后对其发展趋势进行了展望。