Si和Mg對脈沖DE-GMA釬焊鋁-鋼接頭微觀組織的影響

刊名：Materials Science and Technology（英）

刊期：2013年第9期

作者：Y.Shi et al

編譯：張英才

在汽車工業(yè)中，推薦使用鋁合金與鋼的混合結(jié)構(gòu)以減輕車輛的質(zhì)量。但鋼與鋁的連接遇到很大挑戰(zhàn)，因為其物理特性、熱物理性能有很大差別，且鐵在鋁中的固溶度接近零，特別容易形成脆性的Fe-Al金屬間化合物。開發(fā)了許多焊接工藝來連接鋁和鋼，其中一種工藝為釬焊，在焊接過程中只有鋁合金熔化，而鋼不熔化。對于在此工藝過程中焊料金屬絲的化學(xué)成分對鋁-鋼接頭微觀組織的影響尚不完全清楚。為此，使用ER4043（Al-Si焊絲）和ER5356（Al-Mg焊絲）來判斷焊絲化學(xué)成分對鋁-鋼接頭微觀組織的影響，焊接方法為脈沖雙電極氣體保護(hù)金屬弧釬焊（脈沖DE-GMA釬焊）。通過光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、能譜儀、電子探針和X射線衍射儀進(jìn)行接頭的顯微組織、金屬間化合物以及相組成的分析。分析發(fā)現(xiàn)，在使用Al-Si焊絲時，界面的金屬間化合物層是兩種化合物的復(fù)合，在焊縫一側(cè)為針狀FeAl3金屬間化合物層，而在電鍍鋼板一側(cè)則存在Fe2Al5金屬間化合物層；當(dāng)使用Al-Mg焊絲時，F(xiàn)e2Al5金屬間化合物層呈現(xiàn)舌狀，其取向朝向電鍍鋼板，F(xiàn)eAl3金屬間化合物層呈鋸齒狀生長進(jìn)入焊縫。在脈沖DEGMA釬焊過程中，Al-Si焊絲中的Si包含在Fe-Al-Si金屬間化合物之中，而Al-Mg焊絲中的Mg則不參與Fe-Al化合物的形成。Si因降低Fe的擴(kuò)散速度而阻礙Fe2Al5金屬間化合物的形成。在相同的旁路電流條件下，使用Al-Si焊絲的接頭強(qiáng)度高于使用Al-Mg焊絲的接頭強(qiáng)度。