基于密度泛函理論的第一性原理,利用層技術(shù)構(gòu)建鋼/鋁激光焊接的Fe/Al界面模型,研究金屬原子X(X=Sn,Sr,Zr,Ce,La)置換Fe/Al界面模型中Fe(Al)原子的合金形成熱及其體系電子結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明:Sn,Sr,Ce優(yōu)先置換Fe/Al界面處的Al原子,而La,Zr優(yōu)先置換Fe/Al界面處的Fe原子,合金化促進Fe/Al界面電子在不同軌道之間的轉(zhuǎn)移,增強Fe-Al的離子鍵性能,提高Fe/Al界面結(jié)合能力,改善Fe/Al界面的脆性斷裂,其中Sn的合金化效果最顯著。在此基礎(chǔ)上,進行1.4mm厚DC51D+ZF鍍鋅鋼和1.2mm厚6016鋁合金試件添加Sn,Zr粉的激光搭接焊實驗,結(jié)果顯示:添加粉末可促進焊接熔池的流動性,改變接頭界面成分和顯微組織,添加Sn粉激光焊鋼/鋁接頭的抗拉強度327.41MPa,伸長率22.93%,較添加Zr粉和未添加粉末有了明顯提高。

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圖１計算模型（ａ）Ａｌ（１１０）面；（ｂ）Ｆｅ（１００）面；（ｃ）Ｆｅ／Ａｌ界面Ｆｉｇ．１Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｏｄｅｌ（ａ）Ａｌ（１１０）ｓｕｒｆａｃｅ；（ｂ）Ｆｅ（１００）ｓｕｒｆａｃｅ；（ｃ）Ｆｅ／Ａｌｉｎｔｅｒｆａｃｅ

對Ｆｅ／Ａｌ界面結(jié)合強度的計算結(jié)果，確定鋼／鋁激光焊添加金屬粉末的元素，再通過焊接實驗驗證本工作的理論計算結(jié)果。１計算與實驗方法１．１計算模型與方法采用層技術(shù)，通過Ｆｅ／Ａｌ層間距、晶格錯配度以及計算條件和方法的測試。構(gòu)建界面模型前，測試發(fā)現(xiàn)Ａｌ（１１０）面（圖１（ａ））與Ｆｅ（....

圖２Ｆｅ／Ａｌ添粉激光焊示意圖Ｆｉｇ．２Ｆｅ／Ａｌｌａｓｅｒｆｉｌｌｐｏｗｄｅｒｗｅｌｄｉｎｇｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ

金，ＤＣ５１Ｄ＋ＺＦ鍍鋅鋼尺寸１．４ｍｍ×１００ｍｍ×３０ｍｍ，６０１６鋁合金尺寸１．２ｍｍ×１００ｍｍ×３０ｍｍ。進行鋼上鋁下的激光搭接焊，激光添粉焊示意圖如圖２所示。搭接長度３０ｍｍ，粉末的添加含量約為０．２ｇ，激光束無傾斜角垂直照射在鋼板表面，采用氬氣對焊縫正面進行保護，通....

圖３添加粉前后的鋼／鋁試樣斷口形貌（ａ）未添加粉；（ｂ）添加Ｚｒ粉；（ｃ）添加Ｓｎ粉Ｆｉｇ．３Ｆｒａｃｔｕｒｅｄｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓｏｆｔｅｎｓｉｌｅｓａｍｐｌｅｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆｐｏｗｄｅｒ

．４９４７．１５０．９９ＺｒＡｌ１７．７６２８．８８４６．６４１．０５ＣｅＡｌ１７．６６２９．３６４７．０２１．０２ＬａＡｌ１７．７６２９．７９４７．５５１．１４有利于Ｆｅ／Ａｌ界面處的結(jié)合，從而改善Ｆｅ／Ａｌ界面的脆性斷裂。其中，Ｓｎ的合金化對改善Ｆｅ／Ａｌ界面的效果最好。這與....

圖４焊接接頭不同區(qū)域的線掃描ＥＤＳ成分分析（ａ）鋼／鋁；（ｂ）鋼／鋯／鋁；（ｃ）鋼／錫／鋁Ｆｉｇ．４ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＥＤＳｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｆｌｉｎｅｓｃａｎｎｉｎｇｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｒｅａｓｏｆｗｅｌｄｅｄｊｏｉｎｔｓ

合寬度測定為１５０μｍ。與未添加粉末的鋼／鋁焊接接頭能譜圖相比（圖４（ａ）），添加Ｚｒ后，Ｆｅ和Ａｌ成分曲線上升或下降都比較均勻，混合也均勻，沒有明顯的凸變，Ｆｅ和Ａｌ之間的熔合性強于前者，說明Ｚｒ粉末的添加有促進熔池流動性的作用。并在下層ｃ線出現(xiàn)了兩次明顯的臺階，說明在交界處有....

本文編號：3917963