鋁-鋼添加鉛中間層CMT熔-釬焊工藝及組織性能研究.pdf

1、本文采用CMT技術，選用ER4043鋁硅焊絲為填充金屬，對厚度1mm的5052鋁合金和Q235鍍鋅鋼進行熔-釬焊搭接。以厚度為0.1mm的鉛箔為中間夾層，通過添加中間夾層和不添加中間夾層對比實驗，研究中間夾層對熔-釬焊焊縫組織和性能的影響。利用超景深顯微鏡、SEM、EDS、XRD等手段對焊接接頭的宏觀及微觀組織、力學性能、物相組成和化學成分組成等進行了研究。
　　不添加中間夾層時，通過單變量實驗獲得的最佳工藝參數(shù)為：焊接電流55A

2、，焊接速度650mm/min，脈沖頻率3Hz，接頭抗拉強度為128.8MPa。熱輸入量較低時，焊縫根部出現(xiàn)“未釬合”現(xiàn)象；隨著熱輸入量的增加，根部未釬合現(xiàn)象消失。熱輸入量越大，焊縫寬度越寬；相反，熱輸入量越小，焊縫寬度越窄。接頭內(nèi)部存在較多氣孔且多集中在鋁側(cè)熔化區(qū)上部。焊接熱輸入對接頭橫截面尺寸有較大影響，而橫截面尺寸是影響接頭強度的重要因素。
　　在鋁/鋼之間添加鉛箔時，通過正交實驗獲得的最佳工藝參數(shù)為：脈沖頻率5Hz、焊接電流

3、60A、焊接速度450mm/min，接頭抗拉強度為167.4MPa。根據(jù)組織特征可將熔-釬焊接頭分為界面區(qū)(中心界面區(qū)和邊緣界面區(qū))、熔化區(qū)、鋁側(cè)熱影響區(qū)和熔合區(qū)、富鋅區(qū)。
　　熱影響區(qū)晶粒受熱變得粗大，熔合區(qū)為粗大的柱狀晶，熔化區(qū)為樹枝晶。熔化區(qū)由樹枝晶及枝晶間的第二相顆粒組成。樹枝晶主要成分為α-Al固溶體，晶界處的第二相顆粒為鋁硅共晶；富鋅區(qū)由α-Al固溶體、鋁硅共晶及少量的鋁鋅共晶組成。熔合區(qū)晶界處析出較多第二相顆粒，這些

4、顆粒起強化作用，因而熔合區(qū)硬度高于鋁合金母材硬度。接頭強度極低時，斷裂位置為釬焊部位；其他情況下，斷裂位置均為鋁側(cè)熱影響區(qū)。接頭的斷裂屬于以韌性斷裂為主，脆性斷裂為輔的混合斷裂。
　　鋁/鋼界面處生成了一層厚度分布不均勻的化合物層，化合物層的主要成分為Fe2Al5和FeAl，化合物層的厚度與接頭強度有很大關系。中間夾層鉛的作用是：a)增加液態(tài)金屬在鋼表面的潤濕性；b)提高鋁/鋼熔-釬焊接頭的抗拉強度；c)有效地阻擋了Fe、Al原子