不锈钢铝合金激光深熔焊接头微观组织与力学性能.docVIP

不锈钢/铝合金激光深熔焊接头微观组织与力学性能 马柯，陈树海，夏军，黄继华 北京科技大学，材料科学与工程学院，北京，100083，中国 摘要：采用激光深熔焊方法对不锈钢/铝合金的搭接焊进行了试验研究。分析了不锈钢/铝合金激光深熔焊界面金属间化合物的相组成与形貌特征，并对接头力学性能进行了测试。试验结果表明，界面反应产物主要由FeAl 与FeAl3两种金属间化合物组成，FeAl呈枝晶状向铝合金一侧生长，FeAl3则呈针状或絮状在铝合金基体中析出。裂纹主要分布在界面反应区，并随铝合金熔透深度的增加而不断扩展，这是引起力学性能下降的主要原因。当铝合金的熔透深度在200μm附近时，接头承载能力为165.7N/mm。 关键词：激光深熔焊，不锈钢/铝合金异种合金，金属间化合物，裂纹扩展 Interface characteristic and tensile property of Stainless steel/Aluminum dissimilar alloy joining with Laser Key-hole welding Abstract: Stainless steel/Aluminum alloy overlap joining was realized by Laser key-hole welding process. Phases and their microstructures in the interface reaction layer, generation and distribution of cracks are studied, and the tensile properties of the joints are tested. Results indicate that two intermetallic compounds are formed along the interface. One, Dendrite-liked, growing towards the Aluminum side , is FeAl. The other, needle or floccule-liked, precipitating in the Aluminum Alloy, is FeAl3. Cracks distribute along the reaction layer, and expand with increasing penetration depth of stainless steel to Aluminum Alloy, which induce the tensile property decreasing. While penetration depth near 200μm, the tensile property of the joints is up to 165.7N/mm, 79% of the Al alloy base metal. Keywords: Laser Key-hole welding; Stainless steel/Aluminum dissimilar metal; intermetallic compounds; crack expanding 背景 铝合金以其比强度大、比刚度高、重量轻、耐 腐蚀等一系列特性，其应用领域正在不断扩大，尤 其在汽车制造等行业具有广泛的应用前景。但与 钢相比，铝合金价格较高，焊接性较差。因此，实现 铝合金与钢的可靠连接，特别是与不锈钢的连接 具有十分重要的现实意义。 众所周知，A1与Fe的晶体结构、物理及化学 性质相差悬殊，造成铝合金与不锈钢的焊接性很 差，集中体现在:① Al和Fe相互作用时，易形成一 系列金属}日J化合物，如FeA13, Fe=Ah, Fe=Als,等[‘]，这 些化合物使接头变脆;②物理性能相差较大，常用 铝合金的线膨胀系数为((23-27) X10-6/0C 不锈钢 为(12-18) X10-6/0C 铝合金的线膨胀系数比不锈 钢大1倍左右，易引发较大的焊接应力;③ Al具 有较强的化学活性，材料表而极易形成稳定而致 密的氧化膜，同时焊接过程中因氧化而产生夹杂 物，破坏了接头的连续性「=1。山此可见，采用熔焊 等焊接方法直接连接铝合金与不锈钢是极其困难 的。为此木文选择Ni,Ag复合镀层，通过接触反 应钎焊连接6063铝合金}I I不锈钢(1Cr18Ni9Ti) 重点研究钎焊接头的组织及镀Ni层对控制A1与 Fe产生金属间化合物的作用效果，为寻求解决 6063铝合金和不锈钢的焊接进行一定的探索。 铝合金与不锈钢的连接结构在生产生活中的 应用非常广泛，如航天推进器的导竹结构、热