填加鎳夾層的鎂-鋼異質金屬激光-TIG復合熱源對接雙面熔化焊研究.pdf

1、異質材料結構能夠充分發(fā)揮“物盡其材”的效果，成為國內(nèi)外設計者提高關鍵零部件綜合性能的重要途徑。尤其是近年來發(fā)展的鎂合金/鋼復合結構可兼具整體減重與局部承載增強的協(xié)同優(yōu)勢，具有廣闊的應用前景。而鎂合金/鋼異質材料連接技術問題的解決，成為該新型復合結構獲得工業(yè)廣泛應用的前提和關鍵。
　　目前國內(nèi)外研究現(xiàn)狀表明，針對鎂/鋼異質金屬對接結構熔化焊的研究甚少，本課題組前期通過填加銅鋅夾層使得接頭斷裂在焊縫處。而本文則在保證鎂/鋼界面可靠結合

2、的同時，以提高接頭焊縫區(qū)的強度為切入點，選取純鎳作為過渡，利用鎳與鐵在高溫下可以無限互溶的特點，期望降低接頭焊縫中過渡元素的含量，以降低對焊縫區(qū)強度的劣化，從而進一步提高接頭的抗拉強度。開展了填加鎳夾層的鎂/鋼對接單面熔化焊和雙面熔化焊接工藝實驗，并對雙面熔化焊接頭的組織性能及結合機制進行了研究。
　　通過填加鎳夾層，利用激光-TIG復合熱源實施對接熔化焊，結果發(fā)現(xiàn)單面熔焊過程中鎂/鋼界面處易出現(xiàn)裂紋、孔洞等焊接缺陷，不利于鎂/鋼

3、焊接成形。于是提出了鎂/鋼薄板對接雙面熔化焊接新工藝，接頭拉伸強度可達232MPa，約為鎂合金母材強度的90％，接頭斷裂位置處于鎂/鋼界面附近。接頭主要是由焊縫區(qū)、鎂/鋼界面過渡層和寬度約為300μm左右的Fe-Ni固溶區(qū)組成。其中焊縫區(qū)主要是由重熔的鎂和大量彌散分布的具有微納尺度（約500nm左右）的AlNi相顆粒構成，鎂/鋼界面是一層厚度約為1μm左右的薄過渡層，F(xiàn)e-Ni固溶區(qū)則主要是Ni在Fe中的固溶體區(qū)。
　　在不同的焊

4、接熱輸入狀態(tài)下，進行鎂/鋼填銅鋅夾層的復合熱源對接雙面熔化焊接工藝驗證分析，結果表明雙面熔化焊接新工藝作用下，接頭幾何結構的改變并不是獲得鎂/鋼可靠連接的主要原因，而鎳的介入改變了焊縫組織結構并提高了焊縫區(qū)的強度才是獲得高強度鎂/鋼連接接頭的關鍵。
　　鎂/鋼填鎳夾層對接雙面熔化焊接過程中，大部分的鎳與鐵結合形成明顯的Fe-Ni固溶區(qū)，僅有少量的鎳進入鎂合金熔池優(yōu)先與鋁反應形成大量具有微納尺度的AlNi相顆粒并彌散分布于焊縫基體。