超高強鋼/鋁合金異種金屬等離子弧焊的研究
發(fā)布時間：2021-10-21 10:41
汽車輕量化已成為節(jié)約能源、降低排放、減少污染的主要選擇對策。增加超高強鋼、鋁合金等輕質(zhì)材料的使用量是實現(xiàn)汽車輕量化的有效技術措施。由于鋼和鋁在物理、化學性質(zhì)及晶體結(jié)構上存在顯著的差異且Fe和Al之間的固溶度極低,導致鋼/鋁焊接接頭極易形成大量脆性的Fe-Al金屬間化合物,嚴重惡化了焊接性及接頭的力學性能,這已成為制約汽車輕量化技術發(fā)展的關鍵科學技術問題之一。因此,開展超高強鋼/鋁合金異種金屬等離子弧焊的研究具有重要實用價值和理論意義。本文主要研究了DP1180超高強鋼/5A06鋁合金等離子弧焊接頭的微觀組織及力學行為特點,焊接工藝因素對鋼/鋁接頭微觀組織及力學性能的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明,超高強鋼/鋁合金等離子弧焊接頭具有典型的熔-釬焊接頭特征,接頭主要由熔合區(qū)、焊縫區(qū)和界面區(qū)組成。熔合區(qū)結(jié)合良好,無未熔合、裂紋等焊接缺陷。焊縫區(qū)主要為α-Al固溶體,由于成分過冷度的變化,從熔合線到焊縫中部α-Al經(jīng)歷了胞狀晶、胞狀樹枝晶、樹枝晶的變化過程。焊接過程中發(fā)生Fe、Al原子的互擴散,在界面區(qū)形成脆性的Fe-Al金屬間化合物（IMC）層,靠近鋼母材為舌狀的Fe2Al
【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：103 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
Fe-Al二元合金相圖
圖 1.2 攪拌摩擦焊接過程示意圖.2 The schematic diagram of friction stir welding 伊朗德黑蘭大學 M.Dehghani[21-22]等人采用對金和低碳鋼攪拌摩擦焊的研究。試驗主要研究了性能的影響，試驗結(jié)果顯示鋼/鋁接頭界面層主接速度的增大，金屬間化合物層厚度減小，接頭加快也會導致母材塑性形變不充分，在焊縫區(qū)攪拌頭插入深度和攪拌頭傾角可以減少和預防焊國密歇根大學 Xun Liu[23]等人進行了 6061-T6 。試驗主要分析了焊接接頭微觀組織，并從焊接速度、攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度和軸向偏置等參數(shù)對微接頭界面層金屬間化合物主要是 FeAl 和 Fe3Al，
圖 1.3 鋼/鋁接頭不同位置處微觀組織Fig.1.3 The microstructure at different positions of steel/aluminum weldedjoint2012 年，德國亥姆霍茲柏林能源與材料研究院 R.S.Coelho[25]等人利用攪拌摩擦焊對 AA6181-T4 鋁合金與兩種高強鋼 DP600、HC260LA 異質(zhì)連接進行了研究，并且把焊接接頭分為母材（BM），熱影響區(qū)（HAZ），熱機影響區(qū)（TMAZ）和攪拌區(qū)（SZ）。試驗結(jié)果表明，采用攪拌摩擦焊工藝均獲得了表面成形良好的焊接接頭，其金屬間化合物以條狀的形式（大約 50nm 厚）向鋼母材（大約500nm）中生長。通過對 DP600 鋼/ AA6181-T4 鋁合金接頭斷口研究后發(fā)現(xiàn)（圖1.4），鋼/鋁接頭發(fā)生了韌性斷裂，斷裂位置為鋁母材后退側(cè)，遠離金屬間化合物層和接頭中心區(qū)域，實現(xiàn)了鋼/鋁異質(zhì)有效連接。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Cold Metal Transfer（CMT）與CMT Advanced的異同研究[J]. 郭斌,張李超. 精密成形工程. 2016(02)
[2]鋁/鋼攪拌摩擦焊對接焊縫組織及機理研究[J]. 王希靖,鄧向斌,王磊,景文霞. 材料科學與工藝. 2015(05)
[3]金屬超聲波焊接技術及其應用[J]. 劉曉兵,李鵬,夏慧,姜風春,申世坤. 熱加工工藝. 2015(15)
[4]淺談鋁與鋼異種材料的焊接工藝[J]. 李浩冉. 科學中國人. 2014(20)
[5]鋁合金-不銹鋼TIG熔釬焊混合焊絲填充接頭組織與性能研究[J]. 黃學斌. 焊接. 2014(03)
[6]汽車輕量化技術的研究與進展[J]. 范子杰,桂良進,蘇瑞意. 汽車安全與節(jié)能學報. 2014(01)
[7]鋼/鋁異種金屬雙熔池TIG熔釬焊接頭的顯微組織與力學性能[J]. 陳樹海,馬柯,黃繼華,夏軍,張華,趙興科. 中國有色金屬學報. 2011(12)
[8]鋁和鋼異種金屬焊接發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 楊陽,石巖. 長春大學學報. 2011(02)
[9]CMT焊接技術的發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 張滿,李年蓮,呂建強,徐鴻賓. 焊接. 2010 (12)
[10]激光焊技術的發(fā)展[J]. 潘際鑾,鄭軍,屈岳波. 焊接. 2009 (02)
博士論文
[1]鋁合金/高強鋼異種金屬電阻點焊研究[D]. 張偉華.吉林大學 2011
[2]鋁合金/不銹鋼預涂層TIG熔—釬焊特性與界面行為研究[D]. 宋建嶺.哈爾濱工業(yè)大學 2010
碩士論文
[1]SYG960E超高強鋼/6061鋁合金異種金屬激光-MIG復合焊的研究[D]. 馬驍.吉林大學 2017
[2]激光焊接鋼鋁金屬間化合物力學性質(zhì)及組織性能研究[D]. 彭利.湖南大學 2012
本文編號：3448817
【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：103 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
Fe-Al二元合金相圖
圖 1.2 攪拌摩擦焊接過程示意圖.2 The schematic diagram of friction stir welding 伊朗德黑蘭大學 M.Dehghani[21-22]等人采用對金和低碳鋼攪拌摩擦焊的研究。試驗主要研究了性能的影響，試驗結(jié)果顯示鋼/鋁接頭界面層主接速度的增大，金屬間化合物層厚度減小，接頭加快也會導致母材塑性形變不充分，在焊縫區(qū)攪拌頭插入深度和攪拌頭傾角可以減少和預防焊國密歇根大學 Xun Liu[23]等人進行了 6061-T6 。試驗主要分析了焊接接頭微觀組織，并從焊接速度、攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度和軸向偏置等參數(shù)對微接頭界面層金屬間化合物主要是 FeAl 和 Fe3Al，
圖 1.3 鋼/鋁接頭不同位置處微觀組織Fig.1.3 The microstructure at different positions of steel/aluminum weldedjoint2012 年，德國亥姆霍茲柏林能源與材料研究院 R.S.Coelho[25]等人利用攪拌摩擦焊對 AA6181-T4 鋁合金與兩種高強鋼 DP600、HC260LA 異質(zhì)連接進行了研究，并且把焊接接頭分為母材（BM），熱影響區(qū)（HAZ），熱機影響區(qū)（TMAZ）和攪拌區(qū)（SZ）。試驗結(jié)果表明，采用攪拌摩擦焊工藝均獲得了表面成形良好的焊接接頭，其金屬間化合物以條狀的形式（大約 50nm 厚）向鋼母材（大約500nm）中生長。通過對 DP600 鋼/ AA6181-T4 鋁合金接頭斷口研究后發(fā)現(xiàn)（圖1.4），鋼/鋁接頭發(fā)生了韌性斷裂，斷裂位置為鋁母材后退側(cè)，遠離金屬間化合物層和接頭中心區(qū)域，實現(xiàn)了鋼/鋁異質(zhì)有效連接。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Cold Metal Transfer（CMT）與CMT Advanced的異同研究[J]. 郭斌,張李超. 精密成形工程. 2016(02)
[2]鋁/鋼攪拌摩擦焊對接焊縫組織及機理研究[J]. 王希靖,鄧向斌,王磊,景文霞. 材料科學與工藝. 2015(05)
[3]金屬超聲波焊接技術及其應用[J]. 劉曉兵,李鵬,夏慧,姜風春,申世坤. 熱加工工藝. 2015(15)
[4]淺談鋁與鋼異種材料的焊接工藝[J]. 李浩冉. 科學中國人. 2014(20)
[5]鋁合金-不銹鋼TIG熔釬焊混合焊絲填充接頭組織與性能研究[J]. 黃學斌. 焊接. 2014(03)
[6]汽車輕量化技術的研究與進展[J]. 范子杰,桂良進,蘇瑞意. 汽車安全與節(jié)能學報. 2014(01)
[7]鋼/鋁異種金屬雙熔池TIG熔釬焊接頭的顯微組織與力學性能[J]. 陳樹海,馬柯,黃繼華,夏軍,張華,趙興科. 中國有色金屬學報. 2011(12)
[8]鋁和鋼異種金屬焊接發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 楊陽,石巖. 長春大學學報. 2011(02)
[9]CMT焊接技術的發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 張滿,李年蓮,呂建強,徐鴻賓. 焊接. 2010 (12)
[10]激光焊技術的發(fā)展[J]. 潘際鑾,鄭軍,屈岳波. 焊接. 2009 (02)
博士論文
[1]鋁合金/高強鋼異種金屬電阻點焊研究[D]. 張偉華.吉林大學 2011
[2]鋁合金/不銹鋼預涂層TIG熔—釬焊特性與界面行為研究[D]. 宋建嶺.哈爾濱工業(yè)大學 2010
碩士論文
[1]SYG960E超高強鋼/6061鋁合金異種金屬激光-MIG復合焊的研究[D]. 馬驍.吉林大學 2017
[2]激光焊接鋼鋁金屬間化合物力學性質(zhì)及組織性能研究[D]. 彭利.湖南大學 2012
本文編號：3448817
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