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钢/铝异种材料接头焊接技术研究进展

2023-10-16 16:33:57

来源:钢铁研究学报

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摘 要: 钢/铝异种材料焊接通过充分发挥高强度钢板和铝合金的优势,在保证安全性能的前提下实现节能减排的目的,广泛应用于汽车轻量化领域。然而钢/铝异种材料接头在焊接过程中极易生成硬脆的金属间化合物(intermetallic compound, IMC),可降低接头的力学性能,对其实际服役也造成不利影响。研究金属间化合物的厚度、形貌和物相等特征对于提高钢/铝接头的力学性能有着重要的理论指导作用。概述了几种常见焊接技术下钢/铝异种材料接头的研究现状,并着重分析了金属间化合物属性对钢/铝异种材料接头力学性能的影响机制。此外,结合目前钢/铝焊接存在的难点,提出了提高其接头力学性能的研究思路。

关键词:钢/铝异种材料接头;金属间化合物;力学性能;熔钎焊;电阻点焊 

引用格式:

胡天寒,吴天海,潘华,丁凯,高玉来. 钢/铝异种材料接头焊接技术研究进展[J]. 钢铁研究学报,2023,35(08):928-949.

DOI:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20220285

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总结与展望:

   (1)钢/铝异种材料接头在汽车轻量化领域有着巨大的应用前景,钢/铝接头的强度是研究的重点。在焊接过程中生成的脆性IMC极易导致裂纹的萌生,如何有效控制钢/铝接头界面的IMC是提高接头力学性能的关键。

  (2)熔焊和熔钎焊要求接头有着良好的润湿性和较大的结合面积,几种固相焊接技术则要求得到良好的冶金结合和机械结合。不同焊接技术通过调整焊接参数和加入有益元素如Si和Zn等可以一定程度控制IMC的生长,从而提高接头性能。考虑到成本和效率,研究各项因素对接头性能影响的权重或是未来研究的一个方向。

  (3)钢/铝接头界面IMC的属性包括物相、厚度和形貌。目前研究认为IMC厚度小于10μm的接头有着较好的力学性能,但对于IMC厚度减薄的极限值研究较少。外加元素对于Fe/Al金属间化合物生长的抑制作用已被证实,但外加元素的含量和配比仍需进一步探索。此外,理论上平坦的IMC形态比较有利,但深入焊缝的IMC形态是否可以产生机械咬合作用需要深入研究。