鋼-鋁搭接添加Sn-5％Zr粉末激光深熔焊接頭微觀組織研究.pdf

1、采用鋼/鋁結(jié)構(gòu)件替代單一鋼結(jié)構(gòu)件，可獲得良好減重效果，是實(shí)現(xiàn)車輛結(jié)構(gòu)輕量化的有效途徑，因而在現(xiàn)代交通運(yùn)輸工具中有廣泛應(yīng)用前景。激光深熔焊具有焊接速度快、過(guò)程穩(wěn)定、能量密度高、焊接變形小等優(yōu)點(diǎn)，成為鋼/鋁優(yōu)質(zhì)高效連接的重要方法，但激光深熔焊時(shí)，熔池內(nèi)部Fe與Al易反應(yīng)生成Fe-Al金屬間化合物，惡化鋼/鋁接頭力學(xué)性能。本文選取DP590雙相鋼與6016鋁合金為研究對(duì)象，提出鋼上鋁下搭接、有無(wú)粉末添加的激光深熔焊實(shí)驗(yàn)方案，利用光學(xué)顯微鏡(O

2、M)、帶有EDS和EBSD探頭的掃描電鏡、X射線衍射儀、微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)等對(duì)鋼/鋁有無(wú)粉末添加接頭的焊縫成形性、各區(qū)域微觀組織、斷口形貌、主要物相、相的分布、含量、晶粒大小及力學(xué)性能等進(jìn)行系統(tǒng)研究，基于添加粉末前后焊縫成形、熔池冶金過(guò)程與焊縫組織改變，探討添加粉末改善鋼/鋁接頭性能的作用機(jī)理，研究結(jié)果期望為鋼/鋁結(jié)構(gòu)件激光焊接的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。
　　基于熔點(diǎn)低、沸點(diǎn)高Sn元素組成粉末，易熔化、不易揮發(fā)，添加到鋼/鋁中，

3、可改變激光焊接熔池冶金過(guò)程和焊縫微觀組織，Zr作為填充金屬，能細(xì)化焊縫區(qū)晶粒大小，以及有關(guān)加入量方面的文獻(xiàn)報(bào)道，確定Sn-5％Zr粉末作為鋼、鋁層間添加材料;基于1.4mm厚DP590雙相鋼和1.2mm厚6016鋁合金平板試件添加Sn-5％Zr粉末的激光搭接深熔焊試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)粉末增加鋼/鋁界面熔寬，降低下層鋁合金的熔化深度，改變?nèi)鄢氐牧鲃?dòng)方式，削弱激光對(duì)熔池的攪拌作用，阻礙Fe、Al大量攪拌相互混合，使反應(yīng)的Fe、Al數(shù)量減少，進(jìn)而使形成

4、的Fe-Al金屬間化合物的層厚度降低;此外，粉末還與熔池內(nèi)部的合金化元素一起，改變與上層鋼接觸的熔體層的合金成分，進(jìn)而影響熔體與鋼基體的界面反應(yīng)行為及生成相的種類及形貌特征，未添加粉末，鋼/鋁界面主要為FeAl2，F(xiàn)eAl5及FeAl3，而添加粉末，除新形成具有較好延性的FeSn，F(xiàn)e3Sn，及細(xì)化作用的ZrAl3等生成相外，界面層Fe-Al金屬間化合物脆性相與延性相的比例發(fā)生改變，其中富鋁相減少，富鐵相增多;未添加粉末，與母材區(qū)相比，