以鋁硅共晶合金Al-12Si為填充材料,采用光纖激光-冷金屬過(guò)度（CMT）復(fù)合焊接技術(shù)制備鋁/鋼異種金屬優(yōu)質(zhì)對(duì)接接頭。通過(guò)SEM、EDS和XRD分析,結(jié)果表明:不銹鋼和熔合區(qū)界面存在明顯的金屬間化合物（IMCs）層。從接頭上部到下部,IMCs界面層逐漸增厚,并由鋸齒狀變成板塊狀。IMCs層通常表現(xiàn)為兩層結(jié)構(gòu),分別為靠近鋼基體側(cè)的θ-Fe4（Al,Si）13層和靠近焊縫側(cè)的τ5-Al8（Fe,Cr）2Si層組成。當(dāng)激光偏移量為0.4 mm時(shí),熱輸入的優(yōu)化范圍為80¹10 J/mm。在此范圍內(nèi),IMCs界面層厚度范圍為3⁸.5μm,接頭抗拉強(qiáng)度大于130 MPa,達(dá)到鋁母材的80%以上。 

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焊接裝置示意圖

第25卷第2期梅述文，等：鋁/鋼異種合金激光電弧復(fù)合焊接接頭的界面性能及抗拉強(qiáng)度353圖1焊接裝置示意圖Fig.1Schematicdiagramsofweldingset:(a)Frontview;(b)Sideview2結(jié)果與分析2.1鋁/鋼異種金屬接頭連接特性及熔合區(qū)顯微組織圖2所示為在激光偏移量為0.4mm、焊接速度為2m/min、激光功率為2kW、送絲速度為5.4m/min的條件下獲得的典型接頭的截面形貌，左側(cè)虛線(xiàn)表示不銹鋼(304SS)在焊前的位置，右側(cè)虛線(xiàn)表示鋁合金母材(6061Al)在焊前的位置。通過(guò)焊前和焊后界面的對(duì)比可知：在激光和電弧的熱作用下，低熔點(diǎn)鋁母材充分熔化并與熔化的Al-12Si焊絲混合后形成焊縫熔合區(qū)(FZ)，具有典型的熔化焊接特征；相對(duì)而言，不銹鋼母材除了根部尖角位置外，沒(méi)有出現(xiàn)明顯的熔化現(xiàn)象，界面形貌在宏觀上仍然保持焊前特征，在微觀上表現(xiàn)為液態(tài)焊縫金屬和不銹鋼母材在界面處通過(guò)化學(xué)反應(yīng)形成緊密連接，具有典型的釬焊連接特征。脆性合金化合物的存在，焊縫金屬和不銹鋼母材之間的金屬間化合物界面層是鋁鋼異種金屬連接接頭的薄弱環(huán)節(jié)，也是整個(gè)接頭中需要關(guān)注和研究的重點(diǎn)[1112]。鋁鋼異種接頭熔焊區(qū)域與傳統(tǒng)熔焊接頭一樣包含有焊縫區(qū)、熱影響區(qū)及鋁母材。圖3所示為熔焊區(qū)域焊縫金屬和熱影響區(qū)(HAZ)的顯微組織，可以發(fā)現(xiàn)熱影響區(qū)相對(duì)于母材晶粒明顯粗化；焊縫金屬則表現(xiàn)為樹(shù)枝晶。其次，在焊縫金屬晶粒晶界處有明顯的析出相，通過(guò)EDS分析發(fā)現(xiàn)該析出相的成分為59.87Al-圖2鋁/鋼激光CMT復(fù)合焊接接頭截面SEM像Fig.2Cross-sectionSEMimageofaluminum/steellaser-CMThybridweldingjoint40.13Si(摩爾分?jǐn)?shù)，%)。根據(jù)Al-Si二元相圖可以確定該析出相為Al-Si共晶。2.2鋁/鋼異種金屬接頭IMCs界面層顯微組織由于在接頭根部不銹鋼母材有少量熔化，為了?

354中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào)2015年2月圖4圖2中不同區(qū)域IMCs界面層的SEM像Fig.4SEMimagesofIMCslayersofdifferentareasinFig.2:(a)AreaA;(b)AreaB;(c)AreaC;(d)AreaD圖3鋁/鋼激光CMT復(fù)合焊接頭熱影響區(qū)(HAZ)和焊縫區(qū)的SEM像Fig.3SEMimagesoflaser-CMThybridweldedAl/304SSjointsindifferentareas:(a)HAZ,correspondingtoareaFinFig.2;(b)Weldmetal,correspondingtoareaEinFig.2;(c)Highmagnificationimageof(b)

【參考文獻(xiàn)】：
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