輕金屬與鋼異種金屬電弧熔釬焊的冶金機(jī)理.pdf

1、本文針對(duì)鋁-鋼異種金屬焊接過(guò)程中極易生成脆性的金屬間化合物而降低接頭力學(xué)性能的問(wèn)題，提出一種新型高效低熱輸入的脈沖旁路耦合電弧GMAW(PulsedDouble-electrode gas metal arc welding，Pulsed DE-GMAW)方法，能夠精確控制焊接熱輸入從而控制鋁-鋼異種金屬界面區(qū)金屬間化合物的生長(zhǎng)，來(lái)進(jìn)行鋁與鍍鋅鋼焊接試驗(yàn)。此外也用這種方法進(jìn)行了鎂與鍍鋅鋼異種金屬的焊接試驗(yàn)。
　　用ER5356鋁合

2、金焊絲在鍍鋅鋼板上，在焊絲總電流保持不變，不同的PulsedDE-GMAW焊接參數(shù)下進(jìn)行平板堆焊試驗(yàn)。結(jié)果顯示隨著旁路電流的增大，焊縫寬度顯著變小，且焊縫堆高明顯變高。通過(guò)對(duì)連接界面區(qū)的微觀組織進(jìn)行觀察和分析，表明連接界面區(qū)的金屬間化合物由Fe2Al5和FeAl3金屬間化合物組成，且母材熱輸入大時(shí)，F(xiàn)eAl3析出得多，隨著母材熱輸入的減小，F(xiàn)eAl3析出減少到FeAl3沒(méi)有析出。對(duì)Fe2Al5、FeAl3金屬間化合物的吉布斯自由能進(jìn)行計(jì)

3、算和比較，表明在焊接過(guò)程中Fe2Al5金屬間化合物先生成，再在冷卻過(guò)程中FeAl3金屬間化合物生成或析出。
　　其次對(duì)鋁與鍍鋅鋼接頭剝落面進(jìn)行XRD分析，確定有Fe2Al5Zn0.4金屬間化合物形成。這表明Zn不僅在鋁與鍍鋅鋼界面上起到潤(rùn)濕的作用，它還在鋁與鍍鋅鋼熔釬焊過(guò)程中參與反應(yīng)形成化合物。比較含有Fe2Al5Zn0.4金屬間化合物層與FeAl3、Fe2Al5金屬間化合物的維氏硬度，初步確定Fe2Al5Zn0.4為非脆性金屬間

4、化合物，并進(jìn)一步在測(cè)試結(jié)果的基礎(chǔ)上對(duì)Fe2Al5Zn0.4金屬間化合物的形成機(jī)理進(jìn)行探討，提出Fe2Al5Zn0.4金屬間化合物是Zn通過(guò)擴(kuò)散進(jìn)入Al-Fe金屬間化合物中而結(jié)合形成的。
　　接著分別用Al-Si焊絲和Al-Mg焊絲進(jìn)行鋁合金和鍍鋅鋼異種金屬的搭接試驗(yàn)，獲得成形良好，變形小的搭接接頭。通過(guò)比較Al-Si焊絲和Al-Mg焊絲接頭的微觀組織，得出兩種焊絲與鍍鋅鋼界面的金屬間化合物層都由Fe2Al5和FeAl3組成，但它們

5、的形態(tài)存在差異。Al-Si焊縫與鍍鋅鋼界面的金屬間化合物層在焊縫側(cè)呈針狀，在鍍鋅鋼側(cè)呈平齊狀;然而Al-Mg焊縫與鍍鋅鋼界面的金屬間化合物層在焊縫側(cè)呈鋸齒狀，在鍍鋅鋼側(cè)呈舌狀。在Al-Si焊絲接頭的剝落面上檢測(cè)出Fe0.7Al3Si03相。結(jié)果表明Si通過(guò)減少Fe通過(guò)Al-Fe-Si金屬間化合物的擴(kuò)散率來(lái)抑制Fe2Al5金屬間化合物的形成。
　　最后用AZ92A鎂合金焊絲在鍍鋅鋼板上進(jìn)行平板堆焊試驗(yàn)，通過(guò)調(diào)整焊接工藝參數(shù)，能在最佳