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)》 2013年

鋁/鋼預(yù)置粉末激光搭接熔釬焊接頭組織與性能研究

蔣鍇  

【摘要】：激光熔釬焊方法是目前作為鋁/鋼異種金屬連接的最有效的方法之一,本文提出一種預(yù)置涂粉熔釬焊方法,對(duì)鋁/鋼異種金屬進(jìn)行激光焊接研究。采用這種熔釬焊方法和預(yù)置特殊粉末后,顯著增加了激光能量的吸收率,通過調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù),可控制鋁/鋼異種金屬焊接時(shí)金屬間化合物的形態(tài)分布、增加釬接界面的寬度、減少鋁/鋼釬接界面過渡層寬度,獲得機(jī)械性能優(yōu)良的熔釬焊接頭。 本文選用適宜的合金粉末,采用預(yù)制涂粉的方法對(duì)鋁合金(5052、5056、6063)和鍍鋅鋼板進(jìn)行搭接熔釬焊試驗(yàn),分析工藝參數(shù)對(duì)熔釬焊接頭成形和焊接性的影響,分析了工藝參數(shù)和粉末成分對(duì)鋁/鋼釬接過渡層寬度、金屬間化合物形態(tài)、釬接界面的寬度和接頭組織的影響,通過測(cè)試接頭力學(xué)性能,分析工藝參數(shù)、界面層組織形態(tài)等對(duì)力學(xué)性能的影響。 采用本文提出的熔釬焊方法實(shí)現(xiàn)了5052、5056、6063鋁合金和鍍鋅鋼板優(yōu)質(zhì)熔釬焊連接。選用適當(dāng)?shù)暮附庸に噮?shù)獲得了搭接接頭過渡平緩,鋪展寬度較寬,接頭成形連續(xù)、美觀,無裂紋、氣孔等缺陷的熔釬焊焊縫。焊接工藝參數(shù)對(duì)熔釬焊接頭有效鋪展寬度有顯著影響,在合適激光功率范圍內(nèi),有效鋪展寬度隨功率增大而增大,隨焊接速度增加有效鋪展寬度減小,離焦量由負(fù)到正變化時(shí),有效鋪展寬度先增大后減小。 試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這種焊接方法熔釬焊接頭出現(xiàn)兩個(gè)富Zn區(qū),分別位于熔化區(qū)邊緣和熔化區(qū)與鋁合金結(jié)合處熔釬焊根部,釬接界面過渡層最大厚度小于10μm。對(duì)熔釬焊界面過渡層進(jìn)行線掃描,發(fā)現(xiàn)Al、Fe、Mg元素在界面處有一個(gè)明顯的漸變過程,說明Al、Fe、Mg在過渡層發(fā)生了擴(kuò)散,過渡層邊緣Zn的含量較多,Si含量較少。鋁合金與鍍鋅鋼采用預(yù)制涂粉激光熔釬焊時(shí),焊接接頭中直接由Al和Fe所形成的金屬間化合物主要有FeAl、Fe3Al、FeAl2和FeAl3、Si、B、Zn、Mn、Mg等元素與Fe和A1或直接形成化合物,或形成固溶物,如Fe3B、Fe3Si、Fe11Zn40、 Al9FeSi3、AlFe2B2、AIMg4Zn11、Al5Mn12Si7等抑制了Al與Fe直接接觸形成脆硬的金屬間化合物。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在鋁/鋼預(yù)置涂粉激光熔釬焊工藝范圍內(nèi),金屬間化合物層厚度隨功率增大而增加,隨焊接速度增加而減少,離焦量由負(fù)到正時(shí)出現(xiàn)先增加后減少的變化,選擇適當(dāng)?shù)暮附庸に噮?shù),可以抑制針狀A(yù)l-Fe金屬間化合物向熔化區(qū)內(nèi)生長(zhǎng)。 界面過渡層硬度明顯高于熔化層和鋼側(cè),熔化層和靠近過渡層鋼側(cè)硬度高于鋁合金和鍍鋅鋼母材,分析認(rèn)為熔化區(qū)熔化的粉末中的Si、Mn、Mg等產(chǎn)生冶金作用形成強(qiáng)化相增加了熔化區(qū)的硬度,FeAl、FeAl2、FeAl3等金屬間化合物的形成是界面過渡層硬度高的主要原因,由于產(chǎn)生了Al9FeSi3、AlFe2B2、Fe3B、Fe3Si、Fe11Zn40等相,一定程度降低了界面過渡層的顯微硬度。 鋁／鋼預(yù)置涂粉激光熔釬焊接頭具有較高的機(jī)械性能,鍍鋅鋼與5052熔釬焊時(shí)最大機(jī)械抗力達(dá)208N/mm,約鋁母材的95.41%,鍍鋅鋼與5056熔釬焊時(shí)平均機(jī)械抗力達(dá)190N/mmm,約為鋁母材的85.2%,鍍鋅鋼與6063熔釬焊時(shí)平均機(jī)械抗力達(dá)189N/mm,約為鋁母材的85.5%。 對(duì)熔釬焊接頭斷裂行為進(jìn)行分析,斷裂主要有兩種形式：母材熱影響區(qū)斷裂和熔釬焊焊縫處斷裂。母材熱影響區(qū)斷裂時(shí),主要是由于在激光焊接過程中熱輸入對(duì)鋁合金的熱影響區(qū)組織的軟化作用,在預(yù)置涂粉激光搭接熔釬焊接頭熔化區(qū)根部存在晶粒粗大的富Zn區(qū)和在此處應(yīng)力集中是焊縫處斷裂的主要原因。在焊縫處斷裂機(jī)理主要是韌窩斷裂,裂紋不是由脆硬的界面過渡層(Al-Fe金屬間化合物)引起的,故接頭具有較高的機(jī)械性能。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TG456.7
【目錄】：

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3 I-Hsuan Peng;Jong-Lih Wang;Brooks Chung;;無鉛SnAgCu軟釬焊接頭插板層次的可靠性[A];2004中國(guó)電子制造技術(shù)論壇——無鉛焊接技術(shù)譯文集（下冊(cè)）[C];2004年

4 張杰;周玉;楊世偉;奈賀正明;;連接工藝對(duì)Cu-Zn-Ti釬料釬焊氮化硅陶瓷接頭性能的影響[A];第十一次全國(guó)焊接會(huì)議論文集（第1冊(cè)）[C];2005年

5 夏春智;梁秋會(huì);李亞江;;Cu/Al直接釬焊接頭組織性能研究[A];第十六次全國(guó)焊接學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2011年

6 常玲玲;何新波;王維;彭子榕;吳茂;曲選輝;;Al基釬料釬焊SiC_p/Al復(fù)合材料的研究[A];復(fù)合材料：創(chuàng)新與可持續(xù)發(fā)展(下冊(cè))[C];2010年

7 李曉紅;毛唯;;新型鑄造高溫合金的釬焊TLP擴(kuò)散焊[A];第九次全國(guó)焊接會(huì)議論文集（第1冊(cè)）[C];1999年

8 毛唯;何劍雄;葉雷;張學(xué)軍;陳波;;BNi82CrSiB釬料釬焊K403合金接頭的性能[A];第十一次全國(guó)焊接會(huì)議論文集（第1冊(cè)）[C];2005年

9 楊日勝;常謙;潘希德;王裕文;薛錦;;釬焊接頭超聲無損檢測(cè)與評(píng)價(jià)的研究[A];陜西省焊接學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

10 王海濱;喬培新;唐福慶;朱坤;;邦迪管釬焊接頭的應(yīng)力腐蝕斷裂研究[A];第九次全國(guó)焊接會(huì)議論文集（第1冊(cè)）[C];1999年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 哈爾濱焊接研究所 林尚揚(yáng);[N];科技日?qǐng)?bào);2002年

2 特約記者 肖云;[N];石油管道報(bào);2007年

3 記者　胡曉梅;[N];河北經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào);2007年

4 管道局科技部經(jīng)理 李彥民;[N];石油管道報(bào);2007年

5 ;[N];計(jì)算機(jī)世界;2002年

6 Avaya Labs;[N];計(jì)算機(jī)世界;2003年

7 劉志中 宣永祥;[N];中華建筑報(bào);2005年

8 龔婭;[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2002年

9 康寧光纜系統(tǒng);[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2002年

10 沈福元;[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2006年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 謝鳳春;石墨與銅的釬焊機(jī)理及新型低溫活性釬料的制備[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

2 趙旭東;鋁/鋼異種金屬激光填充粉末熔釬焊接技術(shù)研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2012年

3 楊敏旋;原位自生TiB晶須增強(qiáng)Al_2O_3/TC4釬焊接頭組織結(jié)構(gòu)及性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

4 陳志剛;SnAgCuRE釬焊接頭蠕變行為的研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2003年

5 郭麗華;鋸齒型錯(cuò)列翅片冷卻器的傳熱、阻力及工藝特性的研究[D];上海交通大學(xué);2007年

6 商延賡;Sn基無鉛釬料組織、性能和界面反應(yīng)行為的研究[D];吉林大學(xué);2007年

7 張寧;SnAgCu基無鉛釬焊接頭在跌落和沖擊條件下的可靠性評(píng)價(jià)研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2011年

8 劉秀忠;ZA合金的連接及接頭組織與性能研究[D];大連交通大學(xué);2006年

9 賴忠民;Ga/In與稀土Ce對(duì)Ag30CuZnSn釬料顯微組織及釬焊接頭性能影響的研究[D];南京航空航天大學(xué);2011年

10 馮濤;SiCp/2024Al鋁基復(fù)合材料的焊接[D];上海交通大學(xué);2007年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 蔣鍇;鋁/鋼預(yù)置粉末激光搭接熔釬焊接頭組織與性能研究[D];蘭州理工大學(xué);2013年

2 劉孝麗;基于綠色設(shè)計(jì)理論與方法的Cu-Al接頭設(shè)計(jì)研究[D];蘭州理工大學(xué);2012年

3 宋昌寶;M11管殼式換熱器管板釬焊接頭斷裂泄漏失效試驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

4 呂佩玲;Si_3N_4陶瓷/42CrMo耐熱鋼的高溫活性金屬釬焊研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

5 胡文金;合金元素對(duì)鋁合金/鋼鎢極氬弧熔釬焊接頭組織性能的影響[D];大連理工大學(xué);2012年

6 張燾;Fe_3Al與高溫耐熱合金的釬焊性能研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2009年

7 戴家輝;微電子連接無鉛釬料的研究[D];山東大學(xué);2005年

8 何大鵬;合金元素對(duì)二元Sn基釬料釬焊界面IMC的影響[D];大連理工大學(xué);2006年

9 張旭超;鋁合金/黃銅異種金屬TIG熔釬焊溫度場(chǎng)和流場(chǎng)的數(shù)值模擬[D];大連理工大學(xué);2013年

10 白高鵬;鎂基條帶非晶的制備及其在鋁合金中焊接應(yīng)用研究[D];江蘇大學(xué);2007年

  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。

本文編號(hào)：238430