雙相鋼-鎂合金添加Sn箔激光焊接頭連接機理研究.pdf

1、使用車身輕量化材料實現(xiàn)汽車減重必然涉及到雙相鋼和鎂合金之間的連接，但鋼、鎂熔沸點差異大，無法達到同時熔化，此外，Mg在Fe中不固溶，無法生成固溶體或金屬間化合物，因此實現(xiàn)雙相鋼與鎂合金焊接十分困難。
　　為探索一種鋼/鎂異種金屬的連接方法，本文以車用1.4mm厚DP600雙相鋼和1.8mm厚AZ31鎂合金為研究對象，提出鋼上、鎂下搭接，鋼/鎂層間添加Sn箔的激光焊接工藝，采用臥式金相顯微鏡、帶EDS和EBSD探頭的掃描電鏡、XRD

2、衍射儀、顯微硬度儀、微機控制電子萬能試驗機研究添加Sn箔的雙相鋼/鎂合金接頭的金相組織、界面元素分布、相分布和含量、晶粒大小以及力學性能，同時利用ANSYS有限元數(shù)值模擬和基于密度泛函理論的第一性原理計算方法，從能量傳遞和冶金學角度，探討添加Sn箔鋼/鎂焊接接頭的連接機理。研究結果期望為解決Fe和Mg的連接技術奠定理論基礎，同時為鋼/鎂結構件激光焊接的推廣應用提供實驗依據。
　　以獲得最佳焊縫表面形貌為目標，采用光纖激光器對添加S

3、n箔的雙相鋼/鎂合金激光搭接焊工藝進行優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)當激光功率P=1400W，焊接速度V=30mm/s，離焦量f=+2mm時，焊接成形性良好，分析焊接接頭的微觀組織，發(fā)現(xiàn)焊接熔池和鋼/鎂接頭過渡區(qū)域未見明顯的氧化物和焊接缺陷，接頭無軟化組織出現(xiàn);添加Sn箔在鋼側過渡區(qū)域生成FeSn、Fe1.3Sn、Fe3Sn等Fe-Sn相，鎂側過渡區(qū)域生成Mg2Sn相，這些新相的存在有助實現(xiàn)鋼/鎂異種金屬的“雙向”冶金結合。
　　基于優(yōu)化后的工藝參數(shù)

4、和熔池形狀，選用高斯體熱源為熱源模型，考慮材料熱物理性能參量的溫度依存性，建立鋼/鎂異種金屬激光焊接非線性三維傳導有限元模型，利用APDL語言編程實現(xiàn)移動高斯體熱源模型的加載，分析對比相同工藝參數(shù)下有無Sn箔添加鋼/鎂焊接的熔池形狀、熔深和熔寬，以及不同工藝參數(shù)下熔深和熔寬的變化情況，從能量傳遞的角度，解釋添加Sn箔對實現(xiàn)雙相鋼/鎂合金連接的作用，認為雙相鋼與鎂合金層間添加Sn箔，起到一定程度的隔熱效果，利于熔沸點差異大的鋼、鎂同時熔化