添加Sn粉激光焊接钢/铝合金异种金属的显微组织与性能

金属学报, 2013, 49(8): 959-968. doi: 10.3724/SP.J.1037.2012.00787

添加Sn粉激光焊接钢/铝合金异种金属的显微组织与性能

1.湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙,410082

2.湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙,410082

3.湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙,410082

4.湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙,410082

基金项目: Science Fund of State Key Laboratory of Advanced Design and Manufacturing for Vehicle Body(71075003) 国家高技术研究发展计划重点项目2012AA111802和湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室自主课题项目71075003资助 High Technology Research and Development Program of China(2012AA111802)

关键词：激光焊接 , 钢/铝合金异种金属 , 金属间化合物 , 添加Sn粉

MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTY OF STEEL/Al ALLOY LASER WELDING WITH Sn POWDER ADDITION

Keywords： laser welding , steel/Al alloy dissimilar metal , intermetallic compounds , Sn powder addition

采用光纤激光器对厚度为1.4 mm的DC56D+ZF镀锌钢和厚度为1.2 mm的6016铝合金平板试件进行了添加Sn粉的激光搭接焊实验,利用卧式金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射和微机控制电子万能试验机等研究了添加Sn粉前后焊接接头各区域的金相组织、断口形貌、界面元素分布、主要物相与接头力学性能,采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了添加Sn后新形成物相FeSn和FeAl化合物的模量和热力学性能.结果表明,在激光功率为2000W,焊接速度45 mm/s,离焦量+2.0 mm,Ar气为保护气体且流量为15 L/min的条件下,添加Sn粉焊接试样的焊缝表面成形性良好,焊缝区晶粒细小,焊接接头的平均剪切强度为62.17 MPa,与没有添加Sn相比,剪切强度提高1.46倍.由于细晶强化,提高熔池金属的流动性,利于钢/铝合金界面结合,减少Fe-Al金属间化合物层厚度,新形成的FeSn的金属间化合物具有较好延性,高温下结构稳定,抑制或减少了Fe-Al脆性金属间化合物的生成,因而添加Sn粉改善了焊接接头的力学性能.

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