鋁/鋼異種材料的焊接是實現(xiàn)汽車輕量化的關(guān)鍵,但由于Al和Fe在焊接過程中易生成脆性的Fe-Al金屬間化合物相,惡化接頭的力學(xué)性能,成為了其應(yīng)用的主要障礙。激光焊接具有能量密度高、加熱速度快、加熱范圍小、焊接熱影響區(qū)小并且精度高易于控制的特點,控制熱輸入可以在一定程度上抑制鋁/鋼焊接過程中金屬間化合物的形成。但是焊接過程中溫度場變化快、焊縫組織性能不均勻等問題仍很大程度上影響著接頭的性能。研究表明,采用噴丸的方式處理焊接接頭可以細(xì)化表層晶粒,使接頭表面組織均一化,改善接頭的力學(xué)性能。因此本文采用旋轉(zhuǎn)加速噴丸技術(shù)對激光焊接后的鋁/鋼接頭進(jìn)行處理,并測定噴丸前后焊接接頭的表層及內(nèi)部的組織組成和力學(xué)性能變化,研究噴丸對鋁/鋼接頭力學(xué)性能的影響。本文使用YLR連續(xù)型光纖激光器及DX200六軸聯(lián)動機器人對2mm的6061鋁合金和1mm的Q235鋼進(jìn)行搭接焊,研究激光功率、焊接速度及離焦量等參數(shù)對接頭的影響。使用金相顯微鏡（OM）、掃描電子顯微鏡（SEM）對接頭的組織形貌進(jìn)行觀察,使用能譜（EDS）、X射線衍射（XRD）等儀器分析接頭金屬間化合物層的組織成分,通過顯微硬度和拉伸實驗評定接頭的力學(xué)性能... 

【文章來源】：南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

Fe-Al二元相圖[13]

1緒論碩士學(xué)位論文4闊的應(yīng)用前景，因此國內(nèi)外學(xué)者對此開展了大量的研究。主要針對于探索鋁鋼異種焊接新的方法以及通過新的工藝來抑制金屬間化合物的產(chǎn)生。1.3.1鋁/鋼固相焊固相焊是指對母材施加一定的壓力、溫度或摩擦的方法實現(xiàn)連接的方法。在焊接過程中不形成液相，即使有少量液相，也不是實現(xiàn)連接的主導(dǎo)機制。這種方法可以避免液態(tài)的鋁和鋼直接接觸，抑制金屬間化合物的形成。目前用于鋁/鋼異種金屬焊接的固相焊方式有擴散焊、爆炸焊、攪拌摩擦焊等。a)Fe側(cè)界面“齒尖”狀b)Al側(cè)界面“齒尖”狀c)560℃、0.5hd)EDS結(jié)果圖1.2擴散焊下接頭界面形貌[16]擴散焊指在一定溫度和壓力下，在真空或保護(hù)氣體中，將母材表面相互靠近，利用被連接表面產(chǎn)生的微觀塑性形變和原子互相擴散來實現(xiàn)金屬的連接。王敬[16]等人采用真空擴散焊實現(xiàn)了純Fe和純Al的異種金屬連接。結(jié)果表明，金屬間化合物層主要以“齒尖”的形式增長(圖1.2a、圖1.2b)；接頭界面處鐵、鋁元素濃度均沿母材向界面過渡區(qū)逐漸減小，存在三段明顯不同的濃度分布區(qū)域，在加熱溫度560℃、保溫時間0.5h的條件下反應(yīng)區(qū)存在雙層結(jié)構(gòu)(圖1.2c、圖1.2d)；通過反應(yīng)動力學(xué)分析推斷出560℃時不同相的生長速度VFeAl2<VFeAl<VFeAl3<VFe2Al5。

1緒論碩士學(xué)位論文8達(dá)到鋁母材的80%；在鋁/鋼界面上層存在少量金屬間化合物，中部和底部不存在金屬間化合物；在鋼與鋁界面處可以觀察到隨著攪拌頭摩擦而剝落的鐵氧化物，如圖1.6所示。黃體方[25]等研究了一種名為鉚接輔助攪拌摩擦焊的新方法，實現(xiàn)了6082-T4鋁合金與QSTE340TM鋼的異種連接。研究結(jié)果表明，焊接頭由焊核區(qū)、熱機影響區(qū)、熱影響區(qū)、母材和自鉚接結(jié)構(gòu)區(qū)組成，塑性鋁合金的填孔行為被分為四個階段，填充每一個孔的過程就是重復(fù)第二到第四階段的過程；預(yù)置SiC/2024鋁基復(fù)合材料棒鉚釘結(jié)構(gòu)，可以提高接頭承載性能；斷裂發(fā)生在鋁側(cè)的SiC混合區(qū)與熱影響區(qū)分界處，由于界限左側(cè)局部SiC混合區(qū)彈性模量高于鋁合金，拉伸過程中，該處發(fā)生變形成為裂紋源；接頭連接機制包括宏觀機械結(jié)合、微觀機械結(jié)合(如圖1.6所示)和冶金結(jié)合。圖1.6自鉚接攪拌摩擦焊焊接過程示意圖與微觀機械結(jié)合機制[25]綜上所述，采用固相焊的方法可以實現(xiàn)鋁/鋼異種焊接，且在一定程度上抑制金屬間化合物的產(chǎn)生。但固相焊時，對母材接觸面精度、焊接形狀和尺寸要求比較嚴(yán)格，無法實現(xiàn)復(fù)雜形狀零件的焊接；另外，攪拌摩擦焊的攪拌頭容易損壞。因此，固相焊在異種金屬焊接的應(yīng)用上受到了一定的限制。1.3.2鋁/鋼熔釬焊熔釬焊是利用兩種材料的熔點差異，焊接熱源熔化低熔點的母材，而高熔點的母材仍維持固態(tài)，熔化的母材填充并潤濕鋪展在未熔化的母材表面發(fā)生冶金反應(yīng)從而實現(xiàn)材料的永久性連接。由于鋼材未熔化，金屬間化合物含量有限，因此熔釬焊可以實現(xiàn)異種材料的連接。通常采用的熔釬焊方法有TIG熔釬焊、MIG熔釬焊，這種方法焊接設(shè)備操作簡單、成本低廉，也得到了一定的應(yīng)用。Song[26]等人實現(xiàn)了5A06鋁合金與不銹鋼的TIG熔釬焊，研究了分別使用1100純鋁?

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3127223