纳米陶瓷颗粒对铝合金焊缝强度和微观组织影响的研究进展

摘要

铝合金材料具有密度小、比强度高、耐腐蚀性好等特点,是现代社会应用最为广泛的材料之一。纳米陶瓷颗粒具有高强度、高模量、热稳定性好等优点,随着纳米材料技术的不断发展,纳米陶瓷颗粒作为强化材料在铝合金焊接中的应用越来越得到重视。铝合金焊接过程中存在焊缝组织粗化、接头软化和热裂纹等问题,导致铝合金接头在服役过程中失效。纳米颗粒添加入焊缝,具有细化焊缝晶粒、修饰二次相形貌、降低焊接热裂纹、强化焊缝性能的作用,已被用于航空、航天、汽车、高速动车等高强度铝合金的焊接领域。近些年的研究表明,纳米颗粒的含量和成分等物理性质、焊接工艺以及纳米颗粒-基体的界面显著影响焊缝的组织和力学性能。随着纳米颗粒含量增加,焊缝强度显著提高,但是高含量的纳米颗粒容易诱发团聚。不同种类的纳米颗粒能够起到协同强化作用,此外焊接过程中焊接电流、搅拌摩擦参数以及超声和振动等工艺方法可以促使熔池流动提高纳米颗粒在焊缝中的分散程度,从而增强纳米颗粒的强化效果。本文综述了近年来国内外关于纳米陶瓷颗粒在铝合金焊接中的最新研究现状,归纳总结了纳米陶瓷颗粒的物理性质和焊接工艺对复合焊缝强度的影响,重点分析了纳米陶瓷颗粒对焊缝微观组织和热裂纹的影响,介绍了纳米颗粒与基体的界面结合问题,并展望了其未来的研究方向。