铝与钢异种材料焊接工艺研究

发布时间：2017-07-05 17:12

  本文关键词：铝与钢异种材料焊接工艺研究

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【摘要】：铝/钢异种金属复合结构可以充分发挥两种材料的固有优势，具有质轻、强度高以及耐蚀性好等综合优势，在汽车制造、航空航天等领域具有越来越广泛的应用。然而铝与钢之间固溶度低、热物理性能及力学性能差异大以及易形成脆硬的金属间化合物，这使铝/钢焊接成为难点问题。 本文针对铝/钢异种金属的焊接特点，分别采用MIG电弧熔-钎焊和电阻点焊技术对纯铝板和钢板进行焊接，探讨不同填充焊丝和镀锌层厚度对铝/钢MIG熔-钎焊接头组织特征及力学性能的影响。研究了铝/钢异种金属点焊接头的微观组织结构，在此基础上，进一步探讨了镀锌层对点焊接头组织和性能的影响。 研究结果表明，铝/钢异种金属MIG熔-钎焊接头分为焊缝区、中心界面区、边缘界面区和富锌区。当填充焊丝为ER4043时，，焊缝中Si元素的加入有效地抑制了金属间化合物层的生长，铝/钢界面金属间化合物层厚度仅为3-5μm，反应层由Al3Fe相、Al8Fe2Si相和Al5Fe2相组成，此时，焊接接头的拉剪强度最大为132.6MPa，接头的断裂位置发生在焊缝区；当填充焊丝为ER5183时，铝/钢界面反应层厚度为6-8μm，由Al3Fe和Al5Fe2两相组成，焊接接头的拉剪强度为67.9MPa，接头在钎接界面处断裂。在一定范围内镀锌层厚度的增加有利于接头拉剪强度的提高。 铝/钢异种金属电阻点焊接头由热影响区和焊核组成，在铝/钢界面处形成了由靠近铝侧细针状的Al3Fe相和靠近钢侧舌状的Al5Fe2相组成的厚度不均匀的金属间化合物层。当钢板表面有镀锌层存在时，锌蒸汽的挥发降低了铝/钢中心界面处的温度，减缓了金属间化合物的生长。此时接头的拉剪强度较高为106.8MPa。
【关键词】：铝/钢异种金属 MIG熔-钎焊 电阻点焊 微观组织 拉剪强度
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG457.1
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 综述11-27
• 1.1 课题研究背景11-12
• 1.2 铝和钢异种金属的焊接性12-14
• 1.3 铝/钢焊接工艺国内外研究现状及分析14-24
• 1.3.1 铝/钢的压焊15-19
• 1.3.2 铝/钢的钎焊19-20
• 1.3.3 铝/钢的熔-钎焊20-24
• 1.4 过渡层研究24-25
• 1.5 课题的主要研究内容25-27
• 第2章 实验材料、过程及方法27-33
• 2.1 实验材料27-28
• 2.2 实验设备28-30
• 2.3 实验过程30-31
• 2.3.1 焊前处理30
• 2.3.2 施焊过程30-31
• 2.4 实验的分析测试方法31-33
• 2.4.1 接头微观组织分析31-32
• 2.4.2 接头的力学性能测试32-33
• 第3章 不同填充焊丝条件下获得的铝/钢接头的组织及性能33-49
• 3.1 镀锌层的选择33
• 3.2 接头宏观形貌33-35
• 3.3 焊接接头的微观组织35-45
• 3.3.1 接头熔焊结合区35-36
• 3.3.2 接头界面区36-44
• 3.3.3 焊接接头的显微组织缺陷44-45
• 3.4 焊接接头的力学性能45-47
• 3.4.1 接头的拉剪强度45-47
• 3.4.2 接头的硬度测试47
• 3.5 本章小结47-49
• 第4章 锌层厚度对焊接接头组织及性能的影响49-54
• 4.1 焊接接头的宏观形貌49
• 4.2 焊接接头中心界面区微观组织49-51
• 4.3 焊接接头中的缺陷51-52
• 4.4 焊接接头的力学性能52-53
• 4.5 本章小结53-54
• 第5章 铝/钢异种金属电阻点焊接头的组织和性能54-62
• 5.1 铝/钢点焊接头宏观结构特征54-55
• 5.2 铝/钢点焊接头微观组织特点55-58
• 5.3 铝/钢点焊接头的力学性能58-59
• 5.4 铝/钢点焊接头的主要缺陷59-60
• 5.5 本章小结60-62
• 结论62-63
• 参考文献63-66
• 致谢66-67
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文67

【参考文献】

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本文编号：522856