金屬間化合物剝落對鋁合金-鋼異種金屬熔釬焊接頭性能的影響機(jī)理.pdf

1、隨著空氣污染加重，全球變暖問題日益發(fā)酵，節(jié)能減排受到了全球各國政府的重視。減輕交通運(yùn)輸工具的自重，可以有效減少化石能源消耗并提高能源利用效率。鋁合金與傳統(tǒng)黑色金屬相比，具有比強(qiáng)度高、耐蝕性好等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天等領(lǐng)域。然而鋁合金與鋼之間的物理和化學(xué)性能相差較大，易形成復(fù)雜的金屬間化合物，給這兩種金屬的焊接帶來了困難。熔釬焊對于鋁合金/鋼異種金屬焊接來說具有很大的應(yīng)用前景，然而金屬間化合物向焊縫中剝落的現(xiàn)象卻不可避免。<

2、br>　　本文采用焊絲在鋼板表面熔敷的方法及鋁合金/鋼熔釬焊方法探究兩種焊絲(Zn-15％Al和Al-12％Si)、鋼板合金元素、鋼板組織、熱輸入和電弧力等對Fe-Al-Zn及Fe-Al-Si金屬間化合物剝落的影響機(jī)理;并探究這兩種金屬間化合物對焊接接頭性能的影響規(guī)律以及抑制其剝落的方法。研究成果如下:
　　熔敷實(shí)驗(yàn)表明Cr元素可以有效抑制Fe-Al-Zn金屬間化合物的剝落且能抑制界面層的生長，含Cr元素的界面層僅在部分區(qū)域輕微隆

3、起，剝落范圍不超過60μm，但Cr元素不能抑制Fe-Al-Si金屬間化合物的剝落，含Cr元素的金屬間化合物僅從樹枝狀變?yōu)椴灰?guī)則塊狀。
　　通過5052鋁合金/ST16低碳鋼、5052鋁合金/304不銹鋼TIG熔釬焊實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，熱輸入的減小可以完全抑制Fe-Al-Zn金屬間化合物剝落，而且界面層厚度從20μm減小至14μm。剝落層的形態(tài)為小尺寸的Fe-Al-Zn金屬間化合物與Zn-Al固溶體交錯(cuò)纏結(jié)連成一層，細(xì)小的金屬間化合物可以起到

4、強(qiáng)化焊縫的作用。但熱輸入的減小卻無法完全抑制Fe-Al-Si金屬間化合物向焊縫中剝落，只能減少其數(shù)量，且針狀的Fe-Al-Si金屬間化合物會對焊縫的力學(xué)性能產(chǎn)生不利影響。鋁合金/低碳鋼搭接接頭使用Zn-15％Al焊絲雖然容易發(fā)生金屬間化合物剝落現(xiàn)象，但抗拉強(qiáng)度比使用Al-12％Si焊絲高12-63％左右。鋁合金/不銹鋼搭接接頭使用Zn-15％Al焊絲殘余應(yīng)力較大，易出現(xiàn)垂直于焊縫的裂紋，抗拉強(qiáng)度比使用Al-12％Si焊絲低6-10％左右