铝/钢异种材料钎焊研究现状与发展趋势

摘要

cqvip:“低碳环保,节能减排”已经成为国家实现可持续发展的重要环节,而如何实现汽车轻量化、减少温室气体的排放则成为汽车行业的前沿课题。采用高强度铝合金材料部分代替结构钢,是减轻汽车质量的一种有效途径,而铝合金与钢之间焊接接头的质量是衡量铝/钢结构可靠性的重要指标。实现铝合金与钢之间可靠连接的主要难点是两种材料的物理化学性能差异很大,常温下两者几乎不互溶,且容易发生反应生成Fe-Al脆性金属间化合物,严重影响铝/钢焊接接头的质量。而铝合金与钢的钎焊可通过调节钎料成分或改变焊接工艺等方法来控制接头脆性金属间化合物的形成,近年来受到了国内外学者的广泛关注并取得了突破性进展。目前,铝/钢钎焊的研究主要集中在钎焊材料改性和钎焊工艺优化两个方面。钎剂的改性就是向Nocolok钎剂中加入活性剂,增强钎剂对铝合金和不锈钢两种材料表面氧化膜的同时去除作用,改善钎料在母材上的润湿性;钎料的改性主要是通过微合金化的方法向钎料中添加微量的合金元素,通过改变钎料的化学成分来改善钎料基体的组织和性能,近年来取得了大量的研究成果并在工业生产中得到广泛应用,如添加Cu、Ag等元素均可以显著改善钎料的力学性能和可靠性。在钎焊工艺方面,钎焊温度和保温时间直接影响钎料的填缝和钎料与母材的相互作用,并决定钎焊接头的质量。除此之外,在不锈钢表面预镀一层中间相也是相关学者研究的重点课题,镀层金属可以限制Fe原子与钎料中Al原子的相互扩散,降低界面脆性金属间化合物层的厚度,从而提高钎焊接头的力学性能。本文综合评述了铝与钢异种材料钎焊的研究进展。首先介绍了铝合金与钢常用的几种钎焊方法,以及每种钎焊方法各自的特点和应用范围;然后综述了钎焊材料的改性及钎焊工艺的优化对铝/钢钎焊接头性能的影响,并对其作用机理进行了分析;最后整理了目前铝/钢异种金属钎焊存在的问题及相应的解决措施,并对其未来的研究和发展趋势进行了展望,以期为铝/钢连接技术的发展以及最终在汽车行业的广泛应用提供有益的参考。