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本文采用汽车用DP590双相钢与6061-T6铝合金为母材,以AlSi12焊丝作为填充材料,利用激光熔-钎焊技术成功地实现了 2mm厚的铝/钢异种材料对接接头的连接。研究了铝/钢激光熔-钎焊的工艺特性,获得了工艺参数对焊缝成形、拉伸性能的影响规律,分析了 Al/Fe界面的断裂行为以及非均质分布的金属间化合物对接头性能的影响规律,确定了具有最高结合强度的IMC物相和厚度;通过对不同结构IMC生长规律与热场特征的分析,提出了双焦点激光的调控方法,实现了界面热场和IMC的双调控,获得了高强度的铝/钢接头。对于铝/钢异种材料激光熔-钎焊来说,熔化焊丝在钢侧的润湿铺展性能与焊缝成形对接头拉伸强度有重要影响。试验结果表明,钢侧开V型坡口、保留1.0mm焊接间隙及激光偏铝侧0.3mm有利于正反面均获得光滑、平整的焊缝成形,接头强度最高可达142MPa。此外,在同样焊缝形貌条件下,不同的热输入方式下得到的接头拉伸性能出现了较大差异,表明不同热输入引起的界面IMC结构变化对焊缝性能也产生较大影响。界面微观组织观察结果表明,沿界面厚度方向IMC的物相与厚度均呈现出显著的非均匀特性,钎焊界面上、中和下部的IMC分别为θ-Fe(Al,Si)3+τ5-Fe1.8Al72Si 相、θ-Fe(Al,Si)3+τ5-Fe1.8Al72Si相和单一的 τ5-Fe1.8Al7.2Si 相,其厚度分别为8.6μm、4.9μm和1.1μm。高功率下界面还会生成12μμm左右的η-Fe2(Al,Si)5+θ-Fe(Al,Si)3+τ5-Fe1.8Al72Si 相。Al/Fe 界面不同 IMC 呈现出不同的断裂行为。θ-Fe(Al,Si)3+τ5-Fe1.8Al7.2Si相结合界面处,接头沿着θ-Fe(Al,Si)3/钢界面断裂,而在下部薄层状τ5-Fe1.8Al7.2Si相结合界面处,接头沿着τ5-Fe1.8Al7.2Si/焊缝界面断裂。通过原位拉伸测试,发现当界面IMC为2-3μm厚度锯齿状的单一 τ5-Fe1.8Al7.2Si相时,界面具有最高的结合强度,较低界面应力、锯齿状形貌是其具有较高结合强度的主要原因,并确定其为界面IMC均质化调控的物相目标。分析了界面不同IMC的形成规律以及焊丝中Si元素在界面处的扩散机制。界面IMC形成主要是由其Gibbs自由能与形成温度共同决定,三种IMC的Gibbs自由能数值顺序为η-Fe2(Al,Si)5>τ5-Fe1.8Al72Si>θ-Fe(Al,Si)3,而生成这三种IMC 对应的峰值温度顺序为:η-Fe2(Al,Si)5>θ-Fe(Al,Si)3>τ5-Fe1.8Al72Si。建立了热力学模型计算Si元素的化学势,结果表明,Si元素在在界面IMC处的化学势更低,导致了 Si元素更加倾向界面IMC处扩散而造成偏聚,Si元素在界面的偏聚促成η-Fe2(Al,Si)5/钢界面处生成了长程有序的Fe3(Al,Si)。基于有限元方法模拟计算了焊接过程界面生成单一 τ5-Fe1.8Al7.2Si相所需要的热场特征,即强度最高的2-3μm厚单一的τ5-Fe1.8Al7.2Si相形成的温度在1000℃附近,高温停留时间应在1.64-2.63s。基于模拟结果的指导,采用双焦点热源模式,实现了界面热场与IMC均质性的调控,在界面整个厚度方向形成了 1.8-2.7μm厚的单一 τ5-Fe1.8Al7.2Si相,双焦点采用并行排布,能量比为5:5时,界面峰值温度保持在990-1036℃,高温停留时间为1.9-2.2s,获得的接头拉伸强度高达196MPa。