激光胶接焊双相钢铝合金胶层焊接行为及作用机理研究

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1、学校代号10532学号S12021075分类号TG665密级公开硕士学位论文激光胶接焊双相钢/铝合金胶层焊接行为及作用机理研究学位申请人姓名李宁宁培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称周惦武教授学科专业机械工程研究方向激光加工论文提交日期2015.5.10学校代号：10532学号：S12021075密级：公开湖南大学硕士学位论文激光胶接焊双相钢/铝合金胶层焊接行为及作用机理研究学位申请人姓名：李宁宁导师姓名及职称：周惦武教授培养单位：机械与运载工程学院专业名称：机械工程论文提交日期：2015.5.10论文答辩日期：2015.

2、6.01答辩委员会主席：周志雄教授Studyonthebehaviorandmechanismofadhesiveinsteel/aluminumweldbondingbyLININGNINGB.E.(ShandongUniversityofTechnology)2012AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinMechanicalEngineeringintheGraduateSchoolo

3、fHunanUniversitySupervisorProfessorZHOUDianwuMay，2015湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所置交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果ｉＵ示注引，本论文不包含任。除了文中恃别加ｉ用的内容外何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡。献的个人和集体１＾，均已在文中明确方式标明本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。＇作者篮名：奶奇日期；础年長月如学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关

4、保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论义的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可臥将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和ｒ编本学位论文。本学位论文属于１、保密□，在年解密后适用本授权书。２、不保密Ｄ。＂＂（请在臥上相应方框内打Ｖ）■：？作者签名弓曰期；满托年／月Ｓ曰ｔ－：导师签名：呀棒＾日期加年食月ｇ日激光胶接焊双相钢/铝合金胶层的焊接行为及其作用机理研究摘要汽车轻量化成为21世纪汽车

5、技术的前沿和热点，高的比强度钢、铝合金等轻质材料的大量使用对于整车的轻量化起着举足轻重的作用。对双相钢、铝合金连接而言，由于双相钢焊接时易形成裂纹缺陷或组织出现软化现象，而铝合金具有较高反射率，因此实现双相钢/铝合金优质焊接十分困难。为探索一种新的钢/铝连接方法，本文选取DP590双相钢和6016铝合金作为研究对象，提出钢上铝下搭接、有无胶层添加的激光焊实验方案，利用卧式金相显微镜、带有EDS和EBSD探头的扫描电镜、显微硬度分析仪、微机控制电子万能试验机、高速摄像机以及光谱仪等对钢/铝有无胶层添加焊接接头的焊缝成形性、焊缝区

6、金相组织、断口形貌、界面元素分布、相的分布、含量、晶粒大小、显微硬度、接头力学性能以及等离子体形貌、光谱等进行系统研究，基于添加胶层前后等离子体形貌、元素特征谱线、电子密度、焊缝成形性及组织性能等对比分析，探讨添加胶层改善钢/铝接头性能的作用机理，研究结果期望为车用双相钢/铝合金优质焊接提供一种新的研究思路，为推进汽车轻量化提供重要理论依据和实验基础。分析等离子体形貌、元素特征谱线及电子密度发现，激光焊接钢/铝时，蒸汽等离子体基本垂直试件板面，添加胶层，等离子体形态明亮，形态密度大，与板材表面呈一定角度，表明激光胶接焊时，等离

7、子体对激光能量的吸收减少，胶层分解气体等产物利于改善下层铝合金表面高反射率的状况；基于NIST光谱信息数据库，发现有无胶层添加条件下，在波长515nm~545nm范围内，均含有少量Mn元素特征谱线和明显Fe元素的谱线特征，而比较添加胶层前后的光谱相对强度和等离子体电子密度，发现激光胶接焊利于更多激光能量被试件吸收。分析钢/铝接头焊缝成形性及组织性能发现，添加胶层，焊接试样的焊缝表面成形性良好，无明显缺陷，焊缝区无软化组织生成，焊接接头的平均抗剪强度比无胶层添加时提高1.44倍。添加胶层增加下层铝合金对激光能量的吸收，加快上层双

8、相钢的冷却速度，导致下层Al向上层钢侧的扩散受到抑制，使熔宽两侧Al含量增多，而熔池Al元素含量减少，由于添加胶层增加钢、铝横向结合面积，提高焊合率，钢/铝界面生成延性富Fe的Fe-Al化合物，焊缝区铁素体、马氏体两相含量与双相钢母材含量基本相当，没有恶化上层双相钢的相组成，