镀锌层对铝钢电弧熔钎焊润湿铺展性及界面行为作用机理研究

摘要

目前越来越多的国内外焊接工作者研究出了一种新的焊接方法来连接铝合金和钢—铝合金/钢电弧熔钎焊技术。该焊接技术具有高效、热输入低、焊接接头变形小等优质、灵活等优点，非常适合铝合金/钢的焊接。但是，目前大部分专家学者均重点研究焊接工艺，对于镀锌层对于铝/钢焊接及接头性能影响的研究相对较少。本文试图在钢板表面通过进行AlSi5钎料的润湿铺展试验来分析镀锌层如何促进液态钎料在钢表面的润湿铺展，以及镀锌层控制金属间化合物（IMC）层生长的控制机理进行相关研究。
　　首先，采用TIG电弧熔钎焊和CMT熔钎焊进行AlSi5钎料在钢板表面润湿铺展的试验。AlSi5钎料在钢板表面润湿铺展性与焊接参数的关系，并且对比分析镀锌层对于AlSi5钎料在钢板表面润湿铺展的影响。研究结果表明：焊接时间的增加，有助于促进AlSi5钎料在钢板表面的润湿铺展性；增加焊接电流，AlSi5钎料在钢表面的润湿铺展性也不断提高；钢板表面镀Zn后能够促进AlSi5钎料在钢板表面的润湿铺展性能，并且降低铝/钢界面层的厚度。另外，CMT电弧熔钎焊的焊接热输入小于TIG电弧熔钎焊，CMT电弧熔钎焊得到的铝/钢界面层厚度比采用TIG电弧熔钎焊时薄。
　　最后，在对比分析CMT电弧熔钎焊、TIG电弧熔钎焊在不同焊接参数下，AlSi5钎料分别在Q235钢板、镀锌钢板表面润湿铺展试验结果的基础上，结合钎焊润湿铺展理论和热力学分析，讨论了镀锌层促进AlSi5钎料在钢表面润湿铺展性及控制界面层化合物生长的作用机理。发现镀锌层的存在降低了AlSi5钎料的表面张力及液态钎料与母材界面张力，增强了界面传质速度，同时，Al-Si-Zn三元合金的形成降低钎料熔点，从而促进了AlSi5钎料在钢表面的润湿铺展；镀锌层的处在还降低了热输，在钢表面形成瞬时液膜以及形成新的Fe-Al-Zn三元化合物改变了界面的组织结构，从而控制界面层生长。

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第1章 绪 论

1. 1 课题背景及研究目的

1.2 Fe/Al异种材料焊接性

1.3 Fe/Al异种材料焊接的研究现状及分析

1.4 Fe/Al异种材料电弧钎焊的研究现状

1. 5 本文主要研究内容

第2章 试验材料、设备及步骤

2. 1 试验材料

2. 2 试验设备

2. 3 试验方法

2. 4 焊后结果分析

第3章 AlSi5/钢TIG电弧熔钎焊润湿铺展试验研究

3.1 AlSi5焊丝在Q235钢板及镀锌钢板表面的润湿铺展特性

3.2 铝钢TIG电弧熔钎焊微观组织研究

3. 3 本章小结

第四章 AlSi5/钢CMT电弧熔钎焊润湿铺展试验研究

4.1 CMT钎焊时AlSi5钎料在Q235钢板及镀锌钢板表面润湿铺展性能

4. 2 焊接参数对AlS i5/镀锌钢界面微观组织形貌影响

4. 3 本章小结

第五章 镀锌层促进AlSi5钎料在钢板表面润湿铺展的作用机理研究

5. 1 镀锌层对钎料铺展的影响过程

5. 2 镀锌层促进AlS i5钎料在钢板表面润湿铺展机理研究

5. 3 本章小结

第六章 镀锌层控制界面层生长作用机理研究

6. 1 界面层生长的理论描述

6. 2 合金元素控制界面层生长的作用方式

6. 3镀锌层控制界面层生长的作用机理

6. 4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间的成果

致谢