热浸镀铝焊丝的制备及性能研究

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1、分类号：TG422.3密级：UDC：620编号：201421803001河北工业大学硕士学位论文热浸镀铝焊丝的制备及性能研究论文作者：董玮学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：材料加工工程指导教师：薛海涛职称：副教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMaterialsProcessingEngineeringPreparationandPropertiesofHot-DipAluminizingWirebyDongWe

2、iSupervisor:AssociateProf.XueHaitaoMay2017摘要目前市场上MAG焊的焊丝仍以镀铜焊丝为主，以期获得良好的耐锈性、导电性及良好的送丝性能。但是，镀铜焊丝生产过程中的废液对环境造成的污染以及焊接过程产生的烟尘对焊工健康的影响越来越受到重视，因此，非镀铜焊丝制备的原理及生产工艺成为近年来的研究热点。本论文从热浸镀铝焊丝制备工艺的研究入手，研究镀液中合金元素及工艺参数对镀层微观组织及厚度的影响；研究镀铝焊丝的耐蚀性、抗锈性、结合性；研究镀层厚度对焊丝工艺性及焊接接头力学性能的影响。本课题的研究

3、成果及结论对开发新型富铝镀层焊丝具有重要的实用价值和理论意义。研究表明，焊丝热浸镀铝后所得到的镀层分为两层，一层是外层富铝层，另一层是通过扩散反应生成的Fe-Al合金层。合金层的存在证明了焊丝基体与铝镀层实现了冶金结合，保证了焊丝镀层的结合能力。对镀层的微观组织研究结果表明，合金层呈锯齿状沿焊丝径向往中心生长，主要由FeAl3、Fe2Al5组成，其中Fe2Al5相占据了合金层的绝大部分。试验结果表明，富铝层厚度在提拉速度一定的条件下主要受镀液粘度和流动性影响；合金过渡层的厚度在同一温度下，随着浸镀的时间增加而增加，在同一浸镀

4、时间下，随温度升高合金层厚度先上升后下降。显微硬度结果表明：外层富铝层的硬度大约为50～100HV，合金过渡层的硬度高达500～600HV，具有较大的脆性。在铝液中加入合金元素Si后对镀层的厚度和形态改变较大，合金过渡层的厚度由纯铝时的170µm降低至5µm，形态也由锯齿状变为平滑状生长，镀层的力学性能大大改观。镀铝焊丝的结合性、耐蚀性、抗锈性均表现良好。分别采用活性气体（20%CO2+80%Ar的混合气体）以及惰性气体（纯氩气以及0.5%N2+99.5%Ar的混合气体）作为保护气体对镀铝焊丝实施焊接。结果表明无论哪种保护气

5、，焊丝中的Al都使液态金属粘度增大，熔池流动性差，非常容易导致未熔合及未焊透缺陷。过渡到焊缝中的Al元素，一方面形成夹杂物，另一方面促使焊缝析出粗大的铁素体，这两方面的作用都导致焊缝强度和韧性都下降。无论采用哪种保护气，热浸镀铝焊丝制备的焊缝金属的强度和冲击功都低于20%CO2+80%Ar混合气体保护条件下的镀铜焊丝制备的焊缝金属。关键词：热浸镀铝焊丝结合性抗锈性焊缝成型性焊接接头力学性能IABSTRACTMAGweldingwireonthemarketisstillthemaincopper-platedwire,ino

6、rdertoobtaingoodresistancetorust,conductivityandgoodwireperformance.However,theimpactofwastewaterontheenvironmentcausedbythewastewaterintheproductionprocessofcopper-coatedwireandtheimpactoftheweldingprocessonthehealthoftheweldersisbecomingmoreandmoreimportant.There

7、fore,theprincipleandproductionprocessofthenon-copper-coatedwirehavebecometheresearchinrecentyearsHotspots.Thistopichastriedtohot-dipaluminumtothewireinordertoprotectthewiresubstratethusinsteadofthetraditionalcopperwire.Hot-dipaluminumwireisthesurfacecoatingprocessw

8、hichputthepre-treatedwireimmersedinmoltenaluminumliquid,afteracertainperiodoftimetoacertainpullingspeedverticalwirefromthealuminumliquidpulledout