本文關(guān)鍵詞：鋁—鋼激光熔釬焊復(fù)合接頭組織與性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《蘭州理工大學(xué)》 2012年

鋁—鋼激光熔釬焊復(fù)合接頭組織與性能研究

張詩正  

【摘要】：鋁-鋼的焊接結(jié)構(gòu)具有質(zhì)量輕、強度高、耐腐蝕等方面的優(yōu)勢，在航空航天、交通運輸、國防等部門有著越來越重要的應(yīng)用。本文針對當(dāng)前鋁-鋼異種金屬焊接難以滿足汽車制造業(yè)發(fā)展需要的現(xiàn)狀，提出了鋁-鋼激光熔釬焊方法。文中較為系統(tǒng)地研究了5A02鋁合金和ST04Z鍍鋅鋼的激光熔釬焊工藝，通過對工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)解決鋁-鋼焊接中存在的問題，借助金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜儀(EDS)和X-射線衍射儀等儀器，對不同工藝參數(shù)下接頭的組織、成分及物相做了分析，通過拉伸試驗和顯微硬度試驗對接頭的力學(xué)性能進行了評定。 首先利用CO_2激光器，對5A02鋁合金和ST04Z鍍鋅鋼的激光熔釬焊工藝進行研究。通過研究激光功率、光斑直徑、焊接速度對焊縫成型的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了鋁-鋼激光熔釬焊的最佳工藝范圍：激光功率為1400W~2000W，焊接速度為180~240mm/min，光斑直徑為1mm~3mm，保護氣為Ar氣，保護氣流量為3L/min。另外對焊縫內(nèi)局部未熔合缺陷、氣孔和裂紋產(chǎn)生的原因進行了分析，并提出了解決方法。 最后，利用MEF金相顯微鏡和6700F掃描電子顯微鏡，研究了激光功率分別為1600W和2000W時焊接接頭的顯微組織和Fe-Al金屬間化合物層的形貌。利用掃描電鏡自帶能譜(EDS)對鋁-鋼界面進行線掃描，結(jié)果表明使用以上兩種功率焊接時，在鋁-鋼釬焊連接界面上存在Al、Fe元素的擴散，激光功率越大，擴散越明顯。利用EDS對界面的Fe-Al金屬間化合物以及焊縫內(nèi)部區(qū)域進行成分分析，結(jié)果顯示：功率為1600W時，金屬間化合物層的主要物相是FeAl、Fe_3Al和α-Fe固溶體；功率為2000W時，金屬間化合物層的主要物相是FeAl_3脆性相和α-Fe固溶體。同時研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)激光功率為2000W時，焊縫中出現(xiàn)了大量的FeAl_3金屬間化合物，并且激光功率越大，其內(nèi)部的FeAl_3等脆性金屬間化合物越多，嚴(yán)重威脅接頭的力學(xué)性能，因此焊接過程中必須嚴(yán)格控制激光焊接的熱輸入量。對激光功率為1600W和2000W的接頭做顯微硬度測試，結(jié)果表明金屬間化合物層的硬度值遠遠高于其它區(qū)域，且硬度值隨著激光功率的增大而增大，最大硬度可達870HV。拉伸試驗結(jié)果顯示，，激光功率為1600W的接頭韌性較好，其接頭的平均抗拉強度最高可達204.38MPa，為鋁母材抗拉強度的78.61%。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TG407
【目錄】：

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