车用A5052铝合金与DP 600高强钢电阻点焊研究

摘要

随着燃油标准提高以及对环境保护意识的增强，铝合金与高强钢轻量化材料将会在汽车制造中得到广泛的应用。A5052铝合金比强度高、耐腐蚀性强、易机械加工与焊接性好适合应用在轻量化汽车中；DP600双相高强钢可应用在要求高的强度、高的抗碰撞吸收能的轻量化汽车零部件上。铝合金与高强钢的物理化学性能、化学成分及机械性能差异显著，两种异种金属材料的焊接性较差，因此研究A5052/DP600焊接具有重要意义。
　　本文全面地系统的分别研究了A5052铝合金/DP600高强钢电阻点焊、添加Zn片中间层的A5052铝合金/DP600高强钢的电阻点焊和添加辅板的A5052铝合金/DP600高强钢的电阻点焊的接头的宏观组织、微观组织、金属间化合物、最佳工艺参数、力学性能、工艺参数对接头力学性能的影响、断裂形式以及接头的熔核形成过程。A5052/DP600接头的熔核的整体外观呈现一种类似平底煎锅的形貌，铝侧熔核形成过程是熔核先从依附在铝/钢界面处开始形成然后向外扩展生长，钢侧熔核是先从钢侧的中心位置开始形成并向外扩展生长。铝合金母材的组织呈现板条状的柱状晶，热影响区的柱状晶组织的晶粒尺寸是随着靠近熔合区的距离的减小而增大，热影响区与熔合区交界处靠近熔合区的晶粒呈现板条状的柱状晶组织，熔合区是柱状晶组织。钢侧熔合区主要是由板条状的马氏体构成；热影响区是铁素体与马氏体组织。接头处生成的金属间化合物有Fe4Al13、Fe2Al5。A5052/DP600点焊焊接接头的最大拉剪力载荷为5.5KN，相应的熔核直径和焊接电流分别为6.3 mm和12.5 KA，焊接时间与焊接压力分别为14Cycle与3KN。接头断裂形式是的界面断裂模式。添加50μm的Zn片后将会改变铝/钢电阻点焊接头的电阻模式，不同的电阻模式导致焊接后的接头的宏观特征与没有添加Zn片中间层的有所不同。在接头铝侧靠近的电极的区域由于热量不足导致存在没有熔化的区域，该区域为接头的热影响区。焊接接头有Fe4Al13相、Fe11Zn40相与Fe2Al5相，相比没有添加Zn中间层，针状的Fe4Al13金属间化合物长度由长变短，并且Fe2Al5金属间化合物由平坦状变为舌状。添加Zn片中间层，接头的断裂模式是剥离断裂，在焊接电流13.5 KA、焊接时间14 Cycle与焊接压力3 KN下，接头的拉剪力为7.06 KN接头的焊透率为22%。添加辅板的A5052/DP600电阻点焊的铝侧熔核中存在较多的缩孔以及缩松，靠近铝合金侧的针状形貌的金属间化合物是Fe4Al13，靠近钢侧的针状形貌的金属间化合物是Fe2Al5。当焊接电流、焊接时间与焊接压力分别为16 KA、14Cycle与3.3KN时，点焊接头断裂吸收能是13.24J，点焊接头的拉剪力达到最大10.796KN，接头的焊透率为23%，相对于A5052/DP600点焊的拉剪力提高了96%，相对于A5052/DP600添加Zn片中间层的点焊接头拉剪力提高了55%。

目录

1 绪 论

1.1 选题意义

1.2 铝合金与钢在汽车工业中的应用现状

1.3 车用的铝/钢连接技术

1.4 课题主要研究内容

2 实验材料、设备及方法

2.1 实验的材料

2.2 实验的设备

2.3 实验的方法

3 A5052/DP 600电阻点焊组织与力学性能

3.1 电阻点焊的宏观特征

3.2 接头的显微组织

3.3 电阻点焊接头的机械性能

3.4 A5052/DP 600电阻点焊的熔核形成

3.5 本章小结

4 添加Zn片中间层A5052/DP 600电阻点焊组织与力学性能

4.1 电阻点焊的显微组织

4.2 添加Zn片中间层对焊点的影响

4.3 点焊接头的力学性能与断裂形式

4.4 本章小结

5 添加辅板的A5052/DP 600电阻点焊组织与力学性能

5.1 接头的显微组织

5.2 接头的机械性能

5.3 接头的熔核形成

5.4 本章小结

6 结 论

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士期间发表的论文

B. 作者在攻读硕士期间科研项目

C. 作者在攻读硕士期间获得奖励