填充粉末对钢铝异种合金激光深熔焊接头界面组织的影响

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1、第３５卷第４期应用激光Ｖｏｌ．３５，Ｎｏ．４２０１５年８月ＡＰＰＬＩＥＤＬＡＳＥＲＡｕｇｕｓｔ２０１５填充粉末对钢／铝异种合金激光深熔焊接头界面组织的影响马彪１，崔丽１＊，钱伟１，杨武雄２（１北京工业大学材料科学与工程学院，北京１００１２４；２北京工业大学激光工程研究院，北京１００１２４）摘要对５０８３铝合金和Ｅ３６钢板异种合金接头进行激光深熔焊搭接实验，焊接过程中填充Ｎｉ、Ｚｎ、Ｓｎ不同合金粉末。利用金相显微镜、扫描电镜及能谱等微观分析方法，研究添加不同元素粉末对钢／铝激光深熔焊焊缝成形及界面组

2、织的影响。研究结果表明，填充粉末的加入改善了界面金属间化合物的形貌，降低了Ｆｅ－Ａｌ金属间化合物的厚度，改善了接头界面金属间化合物层的塑韧性。关键词钢／铝异种合金；激光深熔焊；填充粉末；金属间化合物中图分类号：ＴＧ４２５文献标识码：Ａｄｏｉ：１０．１４１２８／ｊ．ｃｎｋｉ．ａｌ．２０１５３５０４．４４１ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＦｉｌｌｅｒＰｏｗｄｅｒｓｏｎＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅＩｎｔｅｒｆａｃｅｉｎｔｈｅＷｅｌｄｅｄＪｏｉｎｔｓｆｏｒＳｔｅｅｌ／ＡｌＤｉｓｓｉ

3、ｍｉｌａｒＭａｔｅｒｉａｌｓｕｓｉｎｇＬａｓｅｒＫｅｙｈｏｌｅＷｅｌｄｉｎｇ１，ＣｕｉＬｉ１，ＱｉａｎＷｅｉ１，ＹａｎｇＷｕｘｉｏｎｇ２ＭａＢｉａｏ（１ＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ，１００１２４，Ｃｈｉｎａ；２ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＬａｓｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１２４，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＤｉｓｓｉｍｉｌａ

4、ｒｊｏｉｎｉｎｇｏｆｌａｐｐｅｄＥ３６ｓｔｅｅｌｐｌａｔｅｓｔｏａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙ５０８３ｓｈｅｅｔｓｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｂｙｕｓｉｎｇｌａｓｅｒｋｅｙｈｏｌｅｗｅｌｄ－ｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｗｉｔｈｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆＮｉ，ＺｎａｎｄＳｎｆｉｌｌｅｒｐｏｗｄｅｒｓ．Ｂｙｕｓｉｎｇｏｐｔｉｃａｌｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，ｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，ｅｎｅｒｇｙｄｉｓｐｅｒｓｅｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，ｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｍｉｃｒｏｓｃｏ

5、ｐｉｃｈａｒｄｎｅｓｓｏｆｔｈｅｗｅｌｄｅｄｊｏｉｎｔｓｗｉｔｈｔｈｅｆｉｌｌｅｒｐｏｗｄｅｒｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆｐｏｗｄｅｒｓｉｎｔｏｔｈｅｗｅｌｄｊｏｉｎｔｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄ（ＩＭＣ），ｒｅｄｕｃｅｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆＦｅ－ＡｌＩＭＣ，ａｎｄｆｉｎａｌｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｄｕｃｔｉｌｉｔｙａｎｄｔｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆｔｈｅｗｅｌｄｊｏｉ

6、ｎｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｓｔｅｅｌ／ａｌｕｍｉｎｕｍｄｉｓｓｉｍｉｌａｒｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｌａｓｅｒｋｅｙｈｏｌｅｗｅｌｄｉｎｇ；ｆｉｌｌｅｒｐｏｗｄｅｒ；ｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄｓ０引言焊缝接头的力学性能。如何较好的抑制脆性金属间为了满足现代装备轻量化、高性能化和低成本化合物的生成成为钢／铝异种合金实现优异连接的［３］化制造的发展要求，钢／铝异种合金连接结构在汽关键。车、航空航天、船舶以及军事国防等领域的应用不断针对这一问题国内外研究者进行了大量的研究扩大。激光深熔焊是利用激

7、光作为热源实现铝与钢探索，普遍认为合金元素的加入可以通过参与钢／铝连接的焊接形式，由于激光能被精确控制焊接热输界面反应的方式抑制Ｆｅ－Ａｌ脆性金属间化合物的生入量，加热集中、焊缝深宽比大、焊接变形小、焊接效成，改善焊缝的组织形貌、力学性能，使钢／铝达到更［４－７］率高等优势，已越来越多的应用于钢／铝异种合金的优异的连接。周惦武等人通过研究表明Ｍｎ、［１－２］连接。由于钢／铝在焊接过程极易形成ＦｅＡｌ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｉ等元素的添加改变了钢／铝界面的元Ｆｅ２Ａｌ５、ＦｅＡｌ３等脆性金属间化合物，

8、极大的恶化了素分布、物相组成及微观组织形态，使Ｆｅ－Ａｌ金属间收稿日期：２０１５－０４－２８；收到修改稿日期：２０１５－０５－１８作者简介：国家自然科学基金资助项目（项目编号：５１４７５００６）；北京工业大学基础研究基金资助项目（项目编号：Ｘ４００９０１２２０１４０１）作者简介：马彪（１９８８－），男，硕士研究生，主要从事金属材料激光焊接及填充材料方面的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｍａｂｉａｏ＠ｅｍａｉｌｓ．ｂｊｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ＊通信作者：崔丽（１９７２－），女，博士，副研究员，主要从事