异种材料焊接

异种金属连接工艺的研究现状

摘要

近年来采用钢与铝异种金属连接结构的产品越来越多，采用钢铝异种金属焊接可以减轻结构部件的重量，实现轻量化。但钢铝焊接时易出现裂纹、金属间化合物等，严重影响了焊接接头质量。笔者阐述了近年来国内外钢铝异种金属之间各种焊接工艺的研究现状，认为激光熔-钎焊方法既易于控制焊接热输入，又能较好的控制钢铝金属间脆性物质层，是一种实现钢与铝异种金属连接的具有前景的工艺。

钢/ 铝异种金属的压焊：

M . Kut suna等采用激光滚压焊来焊接镀锌钢和6000铝合金，发现当焊接

速度变化时，化合物层厚度减小，界面热循环的改变对金属间脆性物质层

的形成产生影响。压轮可以实现钢板与铝合金板的良好接触，实现热量从

钢板向铝板快速传递。金属间脆性物质层主要成分为脆性物质FeAl。当金

属间化合物层的厚度小于10μm 时，样品断裂在镀锌钢的基体金属中。

钢/ 铝异种金属的熔-钎焊：

法国第戎大学Al exandr eM at hi eu等采用激光熔-钎焊得到了镀锌低碳钢与铝合金的搭接接头，采用直径1. 6m m锌基焊丝，30% Ar+70% H e混合气体保护。这种方法在不采用焊剂情况下获得金属间化合物厚度＜15μm 的接头,是一种环保型焊接方法。激光把钢材加热到熔点以下的温度，通过热传导将热量传递给钢材之下的铝合金并使其熔化。熔-钎焊接头由两部分组成：一是铝侧的熔焊接头，二是钢板侧的钎焊接头。钎焊时材料局部熔化限制金属间化合物的生长，接头最薄弱环节在低碳钢熔合区。接头强度不仅与金属间化合物有关，还与焊缝形状、润湿角等几何参数有关。

钢/ 铝异种金属的钎焊：

Roul i n等用Al -12Si 共晶钎料和氟化物钎剂K3Al F6-KAl F4在600℃温度

下炉中钎焊铝和不锈钢，发现接头界面存在两个不同反应层FeSi Al和FeAl,

并且金属间化合物层的厚度随着保温时间的延长而增大，接头最大剪切强

度为21M Pa；钎料中硅元素具有抑制金属间化合物生成的作用。

磁脉冲焊：

Kwang－Jin Lee 等人对1．0mm 的低碳钢和1．2mm的铝合金(A6111－T4)进行了磁脉冲焊的研究，并取得较好的焊接结果。焊接接头性能良好的原因是在钢和铝合金之间形成了一个多相组织的界面层，该界面层包括细小的铝晶粒、细小的钢－铝化合物微粒和界面附近很薄的加工硬化层。

钢/ 铝异种金属的熔焊：

G. Si erra等采用激光深熔焊接对6000铝合金和低碳钢进行搭接，钢放置于铝合金之上。试验表明当钢在铝合金中的穿透深度限制在500μm 以下时，可得到无缺陷的焊缝。焊缝中出现少量金属间化合物以及由富铝化合物形成的白色熔质带。焊接接头的脆性物质主要位于焊缝和铝合金界面处,其中包含厚度在5~20μm 之间的FeAl和FeAl 。

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