鋁/鋼異種金屬焊接接頭組織與性能
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工程中對(duì)鋁/鋼焊接的需求越來(lái)越緊迫。鋁及其合金與鋼連接形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)充分利用了鋁合金與鋼兩種金屬材料具有的質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕性好等優(yōu)良特性，在以輕量化設(shè)計(jì)為主的汽車(chē)制造、航空航天等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。目前，鋁/鋼連接大多數(shù)仍然采用機(jī)械方式，如鉚接、壓緊等，國(guó)內(nèi)外也有嘗試采用激光和擠壓復(fù)合工藝。總體來(lái)講，鋁/鋼的焊接大體可分為熔化焊、釬焊和固相焊。在熔化焊焊接過(guò)程中，由于鋁合金與鋼之間的化學(xué)與物理性質(zhì)相差較大，得到成形較差的焊接接，組織極其不均勻且形成大量的脆性金屬間化合物，如Fe2Al5、Fe2Al3等，接頭性能降低；攪拌摩擦焊可以得到成形優(yōu)異的焊接接頭，且接頭具有較高的強(qiáng)度，但受到焊接工件尺寸與形狀的限制，接頭形式和應(yīng)用范圍受到很大的制約。
冷金屬過(guò)渡（ColdMetalTransfer,CMT）焊接具有熱輸入小且可控、無(wú)飛濺，可利用液態(tài)焊絲潤(rùn)濕鍍鋅鋼板實(shí)現(xiàn)釬焊與熔化焊相結(jié)合等優(yōu)勢(shì)。本研究采用CMT熔釬焊技術(shù)對(duì)鋁合金和鍍鋅鋼進(jìn)行焊接，通過(guò)控制熱輸入，減少鋁/鋼界面金屬間化合物的形成，從而改善接頭力學(xué)性能。
1）采用CMT熔焊焊接方法可以實(shí)現(xiàn)60611鋁合金和Q235鍍鋅鋼的連接，焊接接頭成形良好，隨著焊接速度的降低，焊縫寬度明顯增大。
2）根據(jù)焊接接頭組織特征可以將接頭分成熔化區(qū)、界面區(qū)和富鋅區(qū)。接頭熔化區(qū)主要是由α-AL和AL-Si共晶相組成；界面區(qū)反應(yīng)層組成主要是靠近鋼側(cè)呈舌狀且向鍍鋅鋼側(cè)生長(zhǎng)的Fe2Al5；隨著焊接速度的降低，鋼側(cè)熱影響區(qū)的組織變化更加明顯。
3）鋁/鋼焊接接頭在過(guò)渡區(qū)顯微硬度最高，為180；熔焊焊縫區(qū)顯微硬度較低，約為80；鋼側(cè)熱影響區(qū)硬度平均值為152，熔化區(qū)存在一定的軟化；試樣在拉伸過(guò)程中發(fā)生明顯的塑性變形，在應(yīng)力為6.0kn時(shí)發(fā)生屈服；焊接接頭的抗拉強(qiáng)度為134MPa，為鋁合金母材的72%。
