鋼-鋁激光焊接頭FeAl化合物脆性及組織性能研究.pdf

1、對鋼/鋁異種金屬進(jìn)行激光焊接，在減輕重量的同時，又兼顧車身的使用性能，是車身輕量化的一種重要手段，但是鋼/鋁接頭易出現(xiàn)大量脆性FeAl金屬間化合物，導(dǎo)致塑性下降，增大脆性，降低接頭性能，嚴(yán)重制約鋼/鋁一體化車身焊接的發(fā)展。本文從FeAl金屬間化合物的微觀結(jié)構(gòu)，物理性質(zhì)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性出發(fā)，分析合金元素添加對FeAl金屬間化合物脆性的影響，找出有效改善FeAl金屬間化合物脆性的合金元素，在此基礎(chǔ)上，將選擇設(shè)計的元素以金屬粉末形式添加到鋼上、鋁

2、下搭接區(qū)域，進(jìn)行激光焊接試驗，通過焊縫成形性、接頭宏觀性能、斷口特征、鋼/鋁界面組織等的對比分析，探討合金化元素對FeAl金屬間化合物降脆的作用，以及金屬粉末對改善鋼/鋁焊接接頭力學(xué)性能的影響。
　　采用基于密度泛函理論的第一性原理方法，計算Fe8Al8及Fe8Al8-X(X=La，Ce，Sr，Sn，Zr)超胞模型的合金形成熱、結(jié)合能和熱力學(xué)性能，判定合金化各相的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性;計算彈性模量與電子結(jié)構(gòu)，分析合金化元素對FeAl金屬間化

3、合物脆性的影響，對合金元素的降脆效果進(jìn)行排序，選擇模擬計算效果較好的降脆合金元素Zr作為激光焊接鋼/鋁搭接區(qū)域添加的金屬粉末元素。
　　以DP590鋼板和6016鋁合金作為實驗材料，進(jìn)行鋼/鋁有無添加Zr粉的激光焊接對比試驗，發(fā)現(xiàn)激光功率1500W、焊接速度30mm/s、離焦量為2mm時的焊接工藝條件下，接頭成形性良好;未添加粉末，接頭的平均剪切強(qiáng)度為34.53Mpa，而添加Zr粉，平均剪切強(qiáng)度為43.88Mpa，焊接接頭的平均剪