研究了以Ni箔以及預(yù)置Si粉的Ni箔為中間層的鋁/鋼異種金屬激光焊行為.系統(tǒng)考察了不同激光功率下預(yù)置Si粉的Ni箔中間層對鋁/鋼異種金屬激光焊接頭組織與性能的影響.結(jié)果表明,加入預(yù)置Si粉的Ni箔做復(fù)合中間層時,與只添加Ni箔片做中間層時相比,焊接接頭的最大剪切力明顯提高,其中激光功率為2 150 W時焊接接頭的最大剪切力提高至1 307.96 N;Si粉的添加增加了熔池的流動性,并使得鋁/鋼界面的物相組成、元素分布和微觀組織形態(tài)發(fā)生了改變;焊縫區(qū)生成了Fe-Si及Al-Si二元新相,有效抑制了Fe-Al二元脆性相的生成,改善了鋁/鋼的焊接性.因此,預(yù)置Si粉的Ni箔復(fù)合中間層的加入,可以有效地改善鋁/鋼異種金屬激光焊過程中的冶金反應(yīng),進(jìn)而提高焊接接頭的力學(xué)性能. 

【文章來源】：焊接學(xué)報. 2020,41(04)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

～4d中A～F區(qū)EDS成分分析(原子分?jǐn)?shù)，%)

試驗使用尺寸均為80 mm×50 mm×1 mm的6061鋁合金板和不銹鋼板，板料的化學(xué)成分如表1和表2所示，中間層材料選擇厚度為0.1 mm的Ni箔以及粒徑為20μm的Si粉.試驗前，使用1500目的砂紙去除板料表面氧化層后，使用丙酮洗去板料表面油污，由于鋁合金對激光反射率很高，焊接試驗采用鋼上鋁下的搭接形式.預(yù)置Si粉時，用丙酮將Si粉調(diào)和后均勻的涂抹在潔凈的Ni箔表面，待其徹底干燥后，將預(yù)置了Si粉的Ni箔添加到鋁合金、不銹鋼母材之間，使用專用的夾具對板料進(jìn)行固定.焊接時，激光垂直照射不銹鋼板表面，用氣體流量為20 L/min的氬氣(Ar)對焊縫進(jìn)行保護(hù).添加預(yù)置Si粉的Ni箔做復(fù)合中間層的鋁/鋼異種金屬激光焊試驗，如圖1所示，以獲得最優(yōu)的焊縫形貌為目標(biāo)，確定了如表3所示的優(yōu)化后的激光器工藝參數(shù).為了與預(yù)置Si粉后的焊接試樣進(jìn)行對比，采用相同的工藝參數(shù)對Ni箔做中間層時進(jìn)行鋁/鋼異種金屬激光焊試驗.試驗完成后，使用線切割機(jī)將焊接試樣切割為標(biāo)準(zhǔn)剪切試樣，通過對焊縫橫截面進(jìn)行打磨和拋光處理制得金相試樣，并使用體積比為2%HF+10%HNO+88%H2O的腐蝕液對金相試樣腐蝕8 s沖洗后吹干待用.利用S-4800型掃描電子顯微鏡觀察分析其形貌、組織特征；利用掃描電子顯微鏡及其自帶能譜儀分析焊縫橫截面各區(qū)域的元素分布，并利用D8 FOCUS型X射線衍射儀分析焊接接頭的物相；利用電子萬能試驗機(jī)測試焊接試樣的最大剪切力.2 試驗結(jié)果與分析

圖2為0.1 mm Ni箔做中間層時鋁/鋼異種金屬激光焊接頭焊縫橫截面形貌.圖3為焊縫橫截面的XRD衍射圖譜.表4為圖2c和圖2d中A～E區(qū)的EDS結(jié)果.從圖2a可知，焊接熔池具有非常明顯的指狀“匙孔”形貌，觀察到母材由于受到熱應(yīng)力的影響發(fā)生了一定的形變.從圖2b中可以看出，在焊縫區(qū)產(chǎn)生了一些裂紋，擴(kuò)展較為明顯，但僅發(fā)現(xiàn)了裂紋一種缺陷，并未產(chǎn)生氣孔、縮松和夾雜物等缺陷，焊縫橫截面的整體形貌良好.由圖2c和圖2d可以觀察到，在焊縫區(qū)A區(qū)域和E區(qū)域產(chǎn)生了很多針狀組織，結(jié)合表4和圖4可知，這些針狀組織的元素組成基本為Fe,Al元素以1∶2和1∶3的比例組成的FeAl2和FeAl3二元脆性相[9].而在靠近母材6061鋁合金的一側(cè)，通過EDS分析可以看出在B,C區(qū)域富集了很多Ni元素，結(jié)合XRD衍射圖譜可以確認(rèn)在這一區(qū)域形成了很多NiAl3二元韌性相[10].D區(qū)域未觀察到針狀組織，結(jié)合表4和圖3可知，這一區(qū)域可能形成了少量Ni0.9Al1.1和NiAl3二元韌性相，其主要成分接近不銹鋼母材.圖3 0.1 mm Ni箔做中間層時焊縫橫截面的XRD衍射圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Thermal cycle and its influence on the microstructure of laser welded butt joint of 8 mm thick Ti-6Al-4V alloy[J]. 田德勇,顏廷艷,高奇玉,王飛云,占小紅.  China Welding. 2019(03)
[2]LD10鋁合金與C6不銹鋼真空擴(kuò)散焊接工藝研究[J]. 劉敏,曹鵬,張麗娜,張凈,王華賓,李躍.  航天制造技術(shù). 2019(04)
[3]爆炸焊接Al-Fe嚙合界面的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能（英文）[J]. 楊明,馬宏昊,沈兆武,陳代果,鄧永興.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2019(04)
[4]Effect of electrode morphology on steel/aluminum alloy joint[J]. 張月瑩,孫大千,蘇雷,柳艷軍.  China Welding. 2019(01)
[5]添加Si粉激光深熔焊鋼/鋁接頭的顯微組織與性能[J]. 周惦武,劉金水,盧源志,周來沁,潘井春.  機(jī)械工程學(xué)報. 2018(14)
[6]鋼/鋁異種金屬激光焊接頭界面特性的研究[J]. 王曉虹,谷曉燕,孫大千.  機(jī)械工程學(xué)報. 2017(04)
[7]鋁/鍍鋅鋼電弧輔助激光涂粉填絲熔釬焊方法[J]. 李春玲,樊丁,于曉全,余淑榮.  中國激光. 2016(07)
[8]7A52鋁合金-鋼異種結(jié)構(gòu)CMT熔釬焊接頭組織及鍍鎳層的行為與影響[J]. 葛佳棋,王克鴻,周琦,張德庫.  焊接學(xué)報. 2016(04)
[9]5056鋁合金/鍍鋅鋼預(yù)置涂粉激光熔釬焊組織及性能研究[J]. 余淑榮,蔣鍇,樊丁.  機(jī)械工程學(xué)報. 2014(12)



本文編號：3100191