焊接热输入对铝/镀锌钢CMT熔-钎焊接头组织与性能的影响

采用ER4043焊丝对5052铝/Q235镀锌钢进行CMT熔-钎焊,研究焊接热输入对接头组织及性能的影响.结果表明,焊缝熔宽、热影响区粗化程度、界面层硬度及厚度均随热输入的增加而增大,过热组织粗化导致拉伸试样在铝母材热影响区断裂.熔焊区组织主要为垂直于基底向焊缝中心生长的α-Al树枝晶及Al-Si共晶组织,钎焊区界面层厚度在2.55~6.86μm之间,铝侧界面主要为FeAl₃金属间化合物,呈凹凸不平锯齿状;钢侧界面平滑,主要为Fe₂Al₅(热输入较低时)或FeAl₂,FeAl(热输入较高时).     

Si对铝/钢MIG熔钎焊接头界面组织的影响

采用MIG熔钎焊方法,分别选用Al-Si、Al-Mg铝合金焊丝对5052铝合金和镀锌钢板进行了搭接焊。使用扫描电镜、X射线能量色散谱仪对铝/钢焊接接头界面组织进行了分析,研究了合金元素Si对铝/钢焊接接头界面组织的影响。研究结果表明,合金元素Si减小了铝/钢界面反应层金属间化合物Fe_2Al_5的厚度,改变了界面反应层Fe_2Al_5和FeAl_3的形态;合金元素Si在金属间化合物Fe_2Al_5中有明显富集现象,且在焊缝金属中的少量合金元素Si还参与了Al-Fe-Si三元金属间化合物的形成。     

铝/钢光纤激光填充粉末熔钎焊接头界面组织与力学性能

采用经积分镜整形为矩形的光纤激光光斑,对AA6061/镀锌钢异种金属接头进行了激光填充粉末熔钎焊连接,并分析了接头连接界面的显微组织及其对接头力学性能的影响.结果表明,选择优化的焊接参数,获得了成形饱满、无裂纹气孔等缺陷的焊缝;熔钎焊接头的金属间化合物组织由层状和枝晶状两部分组成.层状金属间化合物组织由Fe2Al5组成,枝晶状金属间化合物组织由τ1(Al2Fe3Si3)和Fe4Al13组成;拉伸试样均断裂在钎料/镀锌钢界面,断口呈脆性断裂特征.接头机械抗力水平由连接界面宽度与金属间化合物层最大厚度的比值决定.     

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%.     

铝和Q235镀锌钢搭接GMAW熔-钎焊接头组织分析

本文以AI-5Si焊丝为填充材料,研究了采用GMAW焊实现Q235钢和5A02铝合金熔一钎焊连接的可行性,分析了接头区显微组织和缺陷。结果表明,采用GMAW焊可以实现Q235钢和5A02铝合金的良好连接,并在钢与钎料连接界面处产生了5um左右的金属间化合物层,钢与钎料连接界面处显微硬度可达192．6MPa。当选择工艺参数不当时,在熔一钎焊接头内发现了气孔、未钎透及热裂纹等缺陷,未钎透和热裂纹主要分布在焊接接头根部,焊接接头根部成为钢铝熔－钎焊连接的一个薄弱区。     

包覆钎料铝-钢螺柱焊接头组织及性能

采用包覆钎料感应加热方法,以AlSi钎料作为焊缝填充金属,对Q235钢螺柱和6061铝合金进行钎焊.利用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析等表征方法,对接头的组织、成分和相组成等进行了分析.结果表明,AlSi钎料与铝母材反应充分,Si元素扩散至铝母材形成针叶状的共晶组织,焊缝近钢侧生成一条狭窄连续的Fe-Al金属间化合物,并沿垂直于铝基体的方向生成出胞状晶,金属间化合物层由Fe2Al5和FeAl3的混合相组织组成.力学性能测试表明,接头的抗剪强度最大为65 MPa,近钢侧金属间化合物的显微硬度值较高,接头断裂在金属间化合物区域,属于延性断裂.     

铝/钢CMT熔-钎焊接头微观组织及力学性能研究

使用CMT熔-钎焊技术以ER4043(A1Si5)焊丝作为填充金属对6061铝合金及表面预涂特种钎剂的304不锈钢异种材料进行了焊接。使用SEM、EDS、XRD及显微硬度试验对焊接接头的显微组织及力学性能进行了研究。结果表明:铝和不锈钢的CMT熔-钎焊缝成形良好,且熔化的焊丝向不锈钢侧铺展比较理想。焊接接头由热影响区、熔合区及钎焊界面层组成。热影响区及熔合区的组织为α-Al固溶体和Al-Si共晶相;在钎焊界面层形成一定厚度的化合物层,主要为FeAl_2相及Al_(0.5)Fe_3Si_(0.5)三元相。拉伸断裂于焊缝/钎焊界面层,断口为脆性断裂,接头强度为84.1MPa。     

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.

     

焊丝成分对铝/铜激光熔钎焊接头组织和性能的影响

通过添加Zn-Al焊丝成功实现了2A16铝合金/T2铜异种材料的激光熔钎焊连接,并采用扫描电子显微镜和能谱仪对接头的微观组织进行表征,同时,研究了Zn-2％Al,Zn-5％Al和Zn-10％Al?3种焊丝对接头成形、微观组织以及力学性能的影响.结果表明,铝/铜激光熔钎焊接头主要由CuZn相,Al2Cu相,Al4Cu9相...     

铝/钢异种金属火焰钎焊接头组织和性能

通过扫描电镜、能谱分析和X射线衍射等方法研究了火焰钎焊时Zn-xAl钎料的润湿性能、铝/钢钎焊接头界面显微组织、金属间化合物层以及接头抗剪强度.结果表明,Zn-xAl钎料配合改性CsF-RbF-AlF₃钎剂,可以有效地去除母材表面氧化膜,从而提高钎焊接头力学性能.随着Al元素含量增加,钎料铺展性和填缝性随之提高,但是钎焊接头强度先升后降,Al元素含量为15%时,钎焊接头力学性能最佳.钎焊接头显微组织分析结果表明,金属间化合物主要为Fe₄Al₁₃相. Zn-xAl钎料中Al元素含量较低时,界面层由富锌相和Fe₄Al₁₃相组成.随着Al元素含量的增加,在Zn-25Al钎焊接头界面出现第二层金属间化合物Fe₂Al₅相.     

激光毛化对铝/钢电弧熔钎焊接头界面与性能的影响

使用高性能铝/钢焊接件是汽车轻量化一直追求的目标. 针对铝/钢接头界面脆性金属间化合物层导致接头性能较差并限制其应用的问题,采用小功率激光毛化处理工艺改变钢表面微观形貌,开展铝上钢下的TIG熔钎焊试验. 通过扫描电镜观察分析了接头界面金属间化合物层的形态与分布,研究了激光毛化线间距对液态铝在钢表面润湿铺展行为及接头钎接界面金属间化合物形态与分布对接头力学性能的影响规律. 结果表明,钢表面经毛化处理后,液态铝在其表面的润湿铺展性能变差,但接头钢侧界面由平直状态变为凹槽锯齿状弯曲状态,使铝钢反应接触面积增大、机械咬合作用增强,同时凹槽对裂纹的扩展起到阻断作用,提高了接头的力学性能. 金属间化合物分布呈现出由沿界面均匀连续性分布变为凹槽内数量较多的非均匀分布特征. 当线间距为130 μm时,接头平均抗拉剪强度达到85.8 MPa.     

铝/钢微束等离子熔钎焊接头组织及力学性能

采用微束等离子焊接方法进行6010铝合金/镀锌钢对接熔钎焊工艺试验,在合适的工艺参数下获得成形良好的铝/钢熔钎焊对接接头,采用金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、拉伸试验机等多种测试手段对所得接头形貌、微观组织及力学性能进行分析. 结果表明,所得接头焊缝正、背面铺展良好,无气孔、裂纹、夹渣等明显缺陷,为典型的铝/钢熔钎焊对接接头;接头界面处形成锯齿状的Fe₂Al₅金属间化合物,且金属间化合物层厚度和焊缝铺展宽度共同决定了接头强度,当焊接电流为38.5 A时,熔钎焊接头抗拉强度为193 MPa,为铝母材的79.8%,接头断裂形式为韧脆混合断裂.     

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。     

啃削量对铝/钢啃削辅助电弧熔钎焊接头组织与性能的影响

基于无钎剂条件下,采用啃削辅助电弧熔钎焊方法研究啃削量对5052铝合金与SUS304不锈钢电弧熔钎焊接头组织与性能的影响.采用扫描电子显微镜、能谱仪和拉伸试验机对接头组织与力学性能进行研究.结果表明,采用啃削头辅助实现了铝/钢接头界面冶金结合;界面金属间化合物层厚度与焊缝中物相颗粒数量与尺寸随着啃削量增加而增大;接头强度随着啃削量增加呈现先增加后减小的趋势;界面形貌随啃削量增加,逐渐由平直状界面向周期性波浪状界面演变,再演变叠层状界面.当啃削量为0.2 mm时,得到了“宏观+微观”尺度的双自锁界面结构,提高了接头力学性能,接头的平均抗拉强度最高达152 MPa.     

铝钢异种材料电弧熔钎焊接技术的研究

为了减轻车身重量,铝合金正被广泛的应用到汽车车身用中.而铝合金与汽车用钢板的连接问题是铝合金得以广泛应用的关键.本研究通过钨极氩弧焊和冷金属过渡焊两种电弧熔钎焊接方法实现铝合金与低碳钢的连接,研究了两种焊接方法的焊缝成型、接头拉剪强度以及金属间化合物的成分差异,并与传统的铆接接头进行比较.研究表明,电弧熔钎焊具有较高的接头拉剪强度和较小的接头重量.由于冷金属过渡焊的热输入量低,使得其焊缝成型相对较好,且其接头拉剪强度值已达到母材强度的85％.     

钛/铝双面冷弧MIG组合熔钎焊接头组织和性能

采用SAl5183焊丝对TA2钛和5A06铝合金进行了双面冷弧MIG组合焊接.对接头厚度方向不同位置的Ti/Al界面组织特性进行了分析;并对接头抗拉强度进行了测试.结果表明,试验工艺获得的接头中,钛与焊缝形成了平直的结合界面,界面处未发现剥离、裂纹等缺陷.受焊接热输入影响,形成两种不同的Ti/Al界面:接头中上部钛与焊...     

钨和钢TIG熔钎焊接头的微观组织及力学性能

采用Ni Cr Mo-3焊丝实现纯钨(W)和0Cr13Al钢的TIG熔钎焊接,利用OM、SEM、EDS、显微硬度计和电子万能试验机等手段研究接头的微观组织、成分分布、力学性能及断裂特征。结果表明:焊缝金属与钨母材形成的钎焊界面润湿性良好,钨母材表面溶解后的W原子扩散进入焊缝金属中,并在界面断续形成厚度不超过1μm的富W、Ni金属间化合物层;焊缝金属与钢母材形成的熔焊界面主要因Ni元素的扩散进入,在钢母材中沿熔合线形成宽5～10μm的马氏体层。焊缝金属大致可分为W原子固溶强化区、完全混合区和不完全混合区等三个显微硬度相差较大的区域。接头抗拉强度为167 MPa,断裂面主要位于距钨母材/焊缝金属结合面50～300μm的钨母材中,为典型的解理断裂形貌。     

电刷镀镍钢-铝钎焊接头的界面组织与力学性能

针对因界面形成脆性金属间化合物IMC而导致钢/铝钎焊接头力学性能差的问题,进行了Q235表面电刷镀镍预处理、及随后采用Al-12.6Si-15Cu-2Ni钎料的Q235/1060炉中钎焊试验研究。结果表明,适当厚度的电刷镀镍层能够有效提高钢/铝钎焊接头的强度和韧性,电刷镀时间15 min试件的钎焊接头具有最大的剪切强度(≈95 MPa),比未电刷镀试件(≈56 MPa)提高近70%;剪切断口中韧性断裂面积约占40%,比未电刷镀试件(≈10%)增加了4倍。电刷镀镍钢/铝钎焊接头中外侧IMC(Fe2Al5相)层的厚度变薄,内侧IMC(Fe Al3相)的形态由羽毛状边缘变成较为平直光滑的边缘。钢表面电刷镀镍对钎焊过程中液固界面反应的抑制和调制作用是其提高钢/铝钎焊接头力学性能的主要原因。     

稀土元素对铝合金钎焊接头组织和性能的影响

稀土元素具有改善钎料润湿性、晶粒细化、改变组织分布状态、提高钎焊接头力学性能和耐腐蚀性能等优点,因此在钎料改性中的应用越来越广。文中以Y_2O_3的形式在AS-3钎料中加入了不同含量的稀土元素Y,并采用炉中钎焊的方法制备3A21铝合金钎焊接头。利用扫描电镜、点能谱分析、X射线衍射(XRD)以及剪切性能试验等试验手段研究了稀土对钎焊接头界面结构及剪切性能的影响。试验结果表明,采用AS-3钎料在钎焊温度600℃,保温时间8 min的条件下可获得性能良好的3A21钎焊接头,钎料中添加适量的稀土Y元素不改变钎焊接头相的组成,但可以优化钎料中心区的共晶组织,使脆性的共晶相的作用减弱,钎缝力学性能大幅提高。当钎料中Y_2O_3质量分数为0.3%时,3A21钎焊接头的抗剪强度最高,达到105.1 MPa。