铝合金/钢异种金属熔-钎焊研究现状
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浅议汽车钢铝异种金属焊接技术铝合金具有密度小,比刚度和比强度高,导热、导电性能好,抗腐蚀破坏能力优异及良好的加工性能等一系列优点,被广泛用到航空航天、交通工具等领域。
汽车工业中大多采用铝合金代替钢材的方法来减轻车身重量,钢、铝异种金属的连接逐渐增多,因此,钢、铝异种金属间的焊接成为轻量化汽车制造过程中的重要工艺之一。
然而,钢和铝两种金属材料在物理和化学性能方面存在着巨大的差异,并且钢与铝的固溶度非常低,钢与铝在焊接过程中容易形成大量的脆性金属间化合物,焊接时容易出现裂纹、未熔合等,会导致接头力学性能大大降低。
因此,钢、铝异种金属焊接非常困难,是一大技术难点,加强钢与铝异种金属焊接技术的研究,对于推动钢与铝异种金属的连接及应用具有重要的意义。
一、铝和钢异种金属的焊接性分析当要焊接的两种金属的物理、化学性能相差较大,且互溶性很低时,极容易产生大量脆硬性金属间化合物,从而严重降低异种金属焊接接头的力学性能。
脆性金属间化合物对异种金属焊接接头力学性能的影响程度与其成分、形貌特征及分布状态有关。
当金属间化合物属于高脆硬相,且以针状或层片状出现在界面处时,会割裂基体,严重增大焊接接头的脆性断裂倾向,导致接头的力学性能恶化;当金属间化合物脆硬性较低,同时呈现细小颗粒状弥散分布在焊接接头时,此时它对接头力学性能的恶化作用有所减弱。
当两种金属材料之间的物理化学性能接近,而且同时能够形成间隙式连续固溶体或者具有较高的互溶性,即异种金属间具有“冶金学上的相容性”时,可以实现异种金属材料之间的有效连接。
铝和钢异种金属的主要热物理性能相差很大,性能上的差异往往会导致铝、钢焊接性较差,主要表现在以下几个方面:1.由于铝和钢的熔点相差800~1000K,两者的溶点差异性明显,当低熔点的铝及铝合金已经完全熔化时,钢还保持着固体加热状态,两者不会形成冶金结合,而是铝液漂浮在钢材表面,这就使得两者很难发生熔合现象;两者密度相差也比较大,当钢完全熔化时,铝液漂浮在钢表面上,使冷却结晶后焊缝成分非常不均匀,严重地降低了焊接接头的质量。
钎焊机是焊接铝合金的最好技术钎焊机是焊接铝合金的最好技术2010-12-2015:35铝钎焊作为铝合金连接的重要方法,具有钎焊件变形小、尺寸精度高等优点,近年来在我国得到广泛的应用。
铝及铝合金的钎焊技术近年来研究较多。
随着新材料、新方法的不断出现,铝及铝合金的钎焊工艺也得到了快速的发展,其钎焊方法、钎料及钎剂都有很大的进步。
铝及铝合金的钎焊可以采用火焰钎焊、炉中钎焊和盐浴钎焊等方法。
异种材料连接方法的选择根据不同的异种材料组合、不同的结构形状以及不同的应用环境来确定,钎焊是目前异种材料连接的最重要的方法之一,熔钎焊、电子束钎焊、激光钎焊和活性软钎焊等都是近年来发展的新方法。
1钎焊技术的概况用比母材熔点低的金属材料作为钎料,用液态钎料润湿母材和填充工件接口间隙并使其与母材相互扩散的焊接方法称为钎焊。
钎焊的种类:根据焊接温度的不同,钎焊可以分为2大类。
焊接加热温度低于450?称为软钎焊,高于450?称为硬钎焊。
钎焊的方法:钎焊常用的工艺方法较多,主要是按使用的设备和工作原理区分的。
如按热源区分则有红外、电子束、激光、等离子、辉光放电钎焊等;按工作过程分有接触反应钎焊和扩散钎焊等。
还有烙铁钎焊;波峰钎焊;火焰钎焊;浸沾钎焊;感应钎焊;炉中钎焊;真空钎焊等。
2国内外钎焊技术的研究现状2.1国外钎焊技术的研究现状铝及铝合金的钎焊是近年来研究较多、发展较快的研究领域之一。
近年来国外学者通过研究液相Sn-Zn共晶合金与Al的界面反应,解释了Sn-Zn共晶钎料(8.9%)在350?以下钎焊铝合金时特殊的结合强度。
铝的扩散钎焊在近几年也受到了较大的关注。
这当中有一种是在Al表面喷涂由Si和K-氟化铝钎剂组成的混合粉末,在接近于大气压的N2氛围中钎焊。
其中的Si可以用Cu、Ge、Zn等能与铝形成低熔点共晶的金属代替。
这种方法可用来钎焊Al/Al、A1/Cu、Cu/Cu、Cu/黄铜等接头。
扩散钎焊还用来焊接Al-Si系合金铸件,这样就解决了Al合金铸件在熔化钎料中易腐蚀且润湿不佳的问题。
铝钢异种材料焊接研究现状与发展作者:郑小明来源:《数字化用户》2013年第29期【摘要】当今科技的高速发展无疑让各个领域的技术都得到了滋润的甘露,在工业这一块儿,尤其如此。
改革开放以来,国内一直实行科学发展道路,全面推出可持续发展战略,这就推动了一些产业的技术革新,像铝钢异种材料的焊接技术在新世纪的今天就有了极大的发展。
但是,从总体来讲,这些异种材料的焊接技术发展的速度还比较缓慢,整体上可走向产业化发展。
【关键词】铝钢焊接技术产业化新中国成立以来实行的科技强国战略全面推动了科学技术的发展,越来越高的经济水平也要求相应的“绿色生活”出现,随之而来的需求催化了异种材料混合的诞生,而铝合金就是其中的典型。
铝合金是由铝和钢等其他一些异种材料通过焊接技术得来的焊接物,这种新型的钢材具有轻和硬度强的特点,如今在航天航空业、船舶制造业等机械制造业方面应用得十分广泛。
不过,铝钢这种异种材料焊接则在技术上的要求更高。
这几年,通过国家的大力研究已经研究出了一些焊接技术,像常见的激光焊、钎焊、电子束焊等等,不过这些技术应用在铝钢的焊接上还存在着一些问题,需要进一步地研究才能推进铝合金材料的大量生产和广泛应用。
一、当下铝钢异种材料焊接存在的情形异种材料的焊接具有一定的难度,尤其是铝钢这一类的金属,既要分析它们各自的活泼程度、熔点等化学属性,同时又要考虑到它们结合的材料是否会具有大众所需的轻、薄等物理属性。
而且,对于一些反映比较大的材料,在接口处可能会出现变形或裂纹,从而导致接口易损且易断。
现如今在铝钢异种材料的应用方面使用得最广泛的焊接技术,莫过于通过熔化来实现焊接的熔焊、利用压力实现焊接结合的压焊以及采用不同种类的钎料来实现异种材料的融合的钎焊。
(一)熔焊技术在铝钢异种材料中的应用所谓熔焊,是非常常见的一种焊接方法,它指的是通过电流、激光和气体等方式来对两种相同和不同的材料进行对接。
在焊接的过程中,熔焊需将焊接接头拿到高温下进行融化,然后再将两个被焊的接头紧紧连接在一起,之后经过冷却、重力等工序完成两个工件的融合。
异种钢的焊接研究现状高杰;王娟;李亚江【摘要】异种钢焊接时由于其化学成分与性能的较大差异,容易导致焊接裂纹、焊缝组织不均匀及性能稳定性差等问题,许多研究者对不同强度级别的低合金高强钢、异种不锈钢以及复合钢板的焊接进行了大量试验研究及理论分析.针对不同类型的异种钢焊接研究进行了综述,分析了异种钢焊接的特点,并对常见的问题进行了探讨,概述了国内外异种钢的焊接方法、工艺措施及接头性能等方面的研究现状,并对异种钢的焊接研究及其应用进行了展望.【期刊名称】《精密成形工程》【年(卷),期】2017(009)005【总页数】7页(P83-89)【关键词】异种钢;焊接性;裂纹;组织性能【作者】高杰;王娟;李亚江【作者单位】山东大学材料液固结构演变与加工教育部重点实验室,济南 250061;山东大学材料液固结构演变与加工教育部重点实验室,济南 250061;山东大学材料液固结构演变与加工教育部重点实验室,济南 250061【正文语种】中文【中图分类】TG457随着工程机械向大型化、轻量化方向发展,高强钢被广泛应用于工程机械结构件的制造[1]。
一般来说,低合金高强钢通常是指抗拉强度500~1200 MPa范围(或屈服强度大于350 MPa)的钢,抗拉强度1200 MPa以上称为超高强钢[2]。
受工程机械结构使用条件及工作环境限制,加之考虑成本等多方面因素,异种高强钢焊接结构得到广泛使用,异种材料可以充分地发挥材料的性能[3]。
目前,国内外针对异种高强钢的焊接性研究主要分为不同强度级别的低合金高强钢焊接、异种不锈钢焊接以及复合钢板焊接。
强度级别不同的低合金高强钢焊接的主要问题为熔合区和焊缝区的焊接冷裂纹,热影响区的回火软化失强,研究多集中在调整焊接接头的强韧性匹配,调控焊接接头各个区域的组织织构,优化焊接工艺使其焊接性得以改善。
其中较低强度的异种低合金高强钢焊接性研究相对完善,理论知识和实践经验丰富[4],文中针对研究相对较少的较高强度异种钢的焊接性问题进行综述。
铝及铝合金钎焊用硬钎料的研究现状与展望牛志伟;黄继华;许方钊;刘凯凯;陈树海;赵兴科【摘要】铝及铝合金以其优良的特性,在当代工业材料中占有越来越重要的地位.钎焊作为一种可靠连接铝及铝合金结构件的连接方法而被广泛应用.铝及铝合金钎焊用硬钎料的开发一直是国内外学者争相研究的热点,然而,钎料合金熔化温度高、加工成形性差、钎焊接头强度低等因素严重制约着钎料合金的开发应用,实现商业化的钎料甚少.添加合金元素能够降低钎料熔化温度,改善钎料显微组织和性能,这对铝钎焊用硬钎料的发展是一个行之有效的方法.结合国内外对铝及铝合金钎焊用硬钎料的最新研究成果,全面阐述合金元素的添加对钎料熔化温度、加工成形性及钎焊接头组织性能的影响,指明铝及其合金钎焊用硬钎料目前研究中存在的问题及今后的研究方向.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2016(026)001【总页数】11页(P77-87)【关键词】铝合金;硬钎料;加工成形;钎焊接头【作者】牛志伟;黄继华;许方钊;刘凯凯;陈树海;赵兴科【作者单位】北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TG425+.2铝及铝合金具有密度小、强度高和耐腐蚀等优点,因而广泛应用于汽车、高速铁路车辆、航空航天和军事工业[1-4]。
不同牌号的铝合金及其过烧温度如图1所示。
对于铝合金的焊接,传统的方法主要以熔化焊接为主,设备复杂,且对焊工的技术要求比较严格[5-7]。
钎焊作为铝合金连接的重要方法,具有钎焊件变形小、尺寸精度高等优点,近年来,在国内外得到广泛的应用[8-10]。
铝及铝合金的软钎焊是不常应用的方法,由于铝及铝合金软钎料主要采用以低熔点金属如锡、锌等为基,使得软钎料的成分、组织及电极电位与铝及铝合金母材相差很大,钎焊接头易引起严重的电化学腐蚀[11-12]。
铝及铝合金的钎焊08材控 邢钧魁 20080607131摘 要 本文主要论述了铝及铝合金的分类、性能,以及铝及铝合金钎焊的研究现状、钎焊过程中有可能出现的问题以及在具体实施钎焊时钎剂、钎料的选择与搭配,还介绍了施焊前如何对表面进行清理、准备以及焊后的清理与处理工作、注意事项等。
关键词 钎焊 铝合金 钎剂 钎料1 铝及铝合金1.1铝及铝合金钎焊的研究现状铝合金具有密度小、强度高和耐腐蚀等优点,因而广泛应用于汽车、高速铁路车辆、航空航天和军事工业。
由于它特有的物理、化学性能,其焊接过程中会遇到一系列困难,如氧化、焊缝热裂纹和气孔等。
对于铝合金的焊接,传统的方法主要以熔化焊接为主,设备复杂,且对焊工的技术要求也比较严格。
铝钎焊作为铝合金连接的重要方法,具有钎焊件变形小。
尺寸精度高等优点,近年来在我国得到广泛的应用。
铝及铝合金的钎焊技术近年来研究较多。
随着新材料、新方法的不断出现,铝及铝合金的钎焊工艺也得到了快速的发展,其钎焊方法、钎料及钎剂都有很大的进步。
1.2 铝及铝合金的分类及性能铝及铝合金可以分为工业纯铝、变形铝合金和铸造铝合金。
变形铝合金是指经不同的压力加工方法制成的板、带、管、型、条等半成品材料;铸造铝合金以合金铸锭供应。
变形铝合金又分为不能热处理强化的铝合金和能热处理强化的铝合金。
铝是一种轻金属,密度小,仅为3/7.2cm g ,约为铜或钢的3/1;具有优良的导电性、导热性,良好的耐蚀性以及优良的塑性和加工性能等。
铝合金仍保持纯铝的密度小和耐蚀性好的特点,且力学性能比纯铝高得多。
经热处理后铝合金的力学性能要求可以和钢铁材料相媲美。
1.3 铝及铝合金钎焊的问题铝及铝合金的钎焊与其他合金相比比较难,是由于其表面有一层极为致密的氧化膜,这一层氧化膜的性能非常稳定,能够充分抵抗大气的腐蚀,又能在旧摸上随时生成新膜。
铝及铝合金在焊接的时候需要破坏这一层膜,否则熔化的钎料不能与母材润湿;焊后又需要维持保护膜的完整,否则接头将产生严重的腐蚀。
专题综述够蕊铜-铝异种金属钎焊材料的研究现状董博文,董显,鲍丽,张雷,龙伟民(郑州机械研究所有限公司,新型钎焊材料与技术国家重点实验室,郑州450001)摘要:从钎剂和钎料两方面对国内外有关铜-铝异种接头钎焊材料的研究成果进行了综述,重点介绍了铜-铝异种接头钎焊连接过程中无腐蚀性钎剂和钎料成分对钎焊接头结合机理、界面反应、金属间化合物的微观结构及生长规律等的影响。
然而,铜-铝异种接头钎焊材料的应用过程中仍存在以下问题:无腐蚀性钎剂熔化温度和价格均较高,适用范围较窄;铝硅系钎料熔化温度较高,铝合金容易过烧熔蚀;钎料洁净度低,钎容易出现氧化,影响钎焊接头的性能。
关键词:无腐蚀性钎剂;复合钎料:铝硅钎料:锌铝钎料:锡锌钎料中图分类号:TG4250前言铜及其合金具有的导电性、导热性、耐蚀性和较高的强度,广泛应用于制冷、电力、电、航等⑴。
,铜,铜价居高不下,严重了铜在的应用。
而铝在地中,价格铜的30%,同有的导电、导热性能和等优点,铝较为理想的铜材料在生产中,分铜和铝的性,的性,铜、铝用[3]#铜-铝异种金属连接对节的铜和的化有分重要的意义#Cu,Al两种在化中较远,其物理化学性异较大,而物理化学性能的差异必然对铜-铝异种金属钎焊性造成重要影响,合适的钎焊材料对铜-铝异种金属之间的连接至关重要[4-I2]o国内外对铜-铝异种接头钎焊材料进行了广泛而的研究,:①改进KF-A1F#和CsF-AlF#等无腐蚀钎剂的成分,提高钎剂活性或降低钎剂的成本;②将钎剂与钎料复合,钎剂的自动、定添加;③钎料成分及微调控方面的研究,如Ag,Mg,Si,4,Ce,Bi及稀土元素等,从理论分析、收稿日期:20I8-II-07基金项目:国家重点研发计划(战略性国际科技创新合作重点专项20I6YFE020I300)doi:I0.I2073/j.hj.20I8II07004试验探索方面揭示合金元素对钎料组织和钎焊接头性能的影响规律。
文中从钎剂和钎料两方面评述国内外有关铜-铝异种接头钎焊材料的研究报道,提目前研究的足及未展的方向,希望为铜-铝异种金属连接相关产业界提供有价值的理论支撑和参考信息。
异种金属的焊接本文分析了异种金属焊接的研究现状、应用和发展趋势,旨在为异种金属焊接研究提供帮助。
焊接是现代工业生产中的重要金属加工工艺方法,广泛应用于造船、航空、航天、汽车工业和机械制造等领域。
随着科学技术的发展,异种金属的焊接技术发展越来越快,质量要求也越来越高。
因此,研究异种金属的焊接工艺技术已成为焊接领域的一种发展趋势。
1.异种金属的焊接研究现状1.1 铝钢异种金属焊接研究现状近年来,汽车工业为了节约燃料、保护环境、不断努力减轻汽车重量,对汽车材料提出了更高的要求。
增加铝材的使用量是其中的重要措施之一。
因此,在汽车工业生产中,采用“钢+铝”双金属焊接结构成为汽车轻量化的首选方案,这必然涉及到铝和钢两种材料之间的连接。
目前,应用于铝和钢连接的焊接方法主要有压焊、钎焊、熔焊、扩散焊、电弧焊、激光焊和磁脉冲焊等。
铝钢之间的焊接一直是焊接领域的难点和热点问题,其中脆性金属间化合物的生成是影响接头性能的主要因素。
压力焊和钎焊由于基体可以在焊接过程中保持固态,同时焊接热输入容易控制,因此接头的性能一般不受限于金属间化合物的厚度,比较适于铝钢之间的焊接。
但是这种焊接方法效率较低,对工件的尺寸和形状有特殊的要求,不适于大批量生产。
熔焊方法比较灵活,效率较高,但是金属间化合物又成为不可避免的附加产物。
虽然采用熔钎结合的方法已经获得了很好的效果,但是对于金属间化合物的生长动力学以及如何促进铝合金熔体润湿钢板表面等方面还没有系统研究,因此,解决上述问题对于促进高效的焊接方法在铝钢焊接中的应用具有重要的意义。
1.2 铜钢异种金属焊接研究现状采用钢和铜复合零部件因在性能与经济上优势互补,具有广阔的应用前景。
世界各国的研究者对铜和钢的焊接进行了实验和理论分析,目前常用的焊接方法有熔焊、压焊、钎焊和熔焊-钎焊等。
不需要删除明显有问题的段落。
每种焊接方法都有其独特的特点和适用范围。
其中,冷金属过渡焊接是一种相对较新的焊接方法,具有广阔的应用前景。