铝和钢异种金属焊接发展现状

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。

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。

铝合金焊接技术的研究现状及发展趋势发布时间：2022-11-08T07:23:33.659Z 来源：《福光技术》2022年22期作者：袁江[导读] 铝合金具有较高的比强度、良好的耐蚀性，并且材料品种覆盖范围大，是优良的轻质结构材料，在汽车、轨道交通、航空航天及船舶等行业获得广泛应用。

新疆乌鲁木齐石化公司检维修中心维修二车间新疆乌鲁木齐 830019摘要：长期以来，铝合金激光焊接是科研院所和企业持续进行技术研究和应用的难点和热点领域，随着市场对结构轻量化需求的持续增长，以及国产高功率激光器、激光头产品逐渐发展成熟，激光焊接系统成本呈现下降趋势。

在此背景下，限制铝合金激光焊接应用扩大的关键瓶颈将由成本投入向焊接工艺转变，突破新型/难焊铝合金材料、以及厚板复杂结构在特定应用场合的激光焊接工艺将成为铝合金激光焊接技术的发展趋势和应用增长的动力源泉。

关键词：铝合金；激光焊接；焊接工艺；应用铝合金具有较高的比强度、良好的耐蚀性，并且材料品种覆盖范围大，是优良的轻质结构材料，在汽车、轨道交通、航空航天及船舶等行业获得广泛应用。

近年来，激光焊接作为高效率、低热输入、高柔性的高质量连接技术在国内市场获得越来越多的关注和应用。

铝合金激光焊接技术的应用和发展主要受到三方面因素的影响：一是铝合金材料的发展，材料的焊接性与满足应用条件的强塑性、耐蚀性等性能提升；二是激光焊接工艺研究与焊接质量评估的成熟度；三是激光焊接设备，包括激光器的快速发展，以及激光束的输出形式、调控方式的多样化等。

在上述基础上，针对不同行业、场景的应用需求，可供选择与搭配的激光焊接系统在成本和工艺上更具有灵活性和适用性。

1 铝合金焊接技术的研究现状1.1 传统焊接技术铝合金的传统焊接技术包括TIG焊、MIG焊、等离子弧焊等。

这些技术的焊接工艺已经比较成熟，现阶段的研究重点在于改善与创新。

1998年由肯塔基大学的机器人及制造系统中心和美国国家科技基金资助而研制的双焊枪TIG焊，可以不用填充焊丝，并能增加熔深；芬兰Kemppi公司2001年在市场上推出的一款全数字化脉冲（double pulse）MIG焊机Kemppi pro Evolution，使得送丝速度与脉冲频率相适应从而提高焊接质量；美国航空航天管理局（NANA）对变极性进行了大量的研究，成功研制了以变极性等离子弧焊工艺（VPPAW）为核心的焊接技术和相应的设备，并成功地实现了厚板铝合金构件的焊接。

【技术帖】汽车车身钢－铝搭接连接技术的研究现状摘要：目前汽车车身钢－铝搭接的连接方式有机械连接、焊接和粘铆复合连接三种方式。

为适应汽车轻量化的趋势，单一的连接方法已经满足不了钢－铝搭接接头性能的要求，其连接技术亟待创新。

突破传统的工艺局限，在钢－铝中添加夹层(或粘结剂)，采用特制的搅拌头进行热致搅拌摩擦点焊或是激光点焊。

钢－铝接头的连接机理、过程形成特征以及接头受力、力学响应特征是当前研究的主要发展趋势。

论文概述了其搭接连接的研究现状及成果，并展望了前景。

关键词：搭接；点焊；轻量化；钢－铝；接头性能前言随着石油能源危机和汽车废气排放污染问题的日益突出，汽车轻量化已成为必然趋势，为保证汽车综合性能，寻求总体最优化，车身常选用高强钢，以及高比强度高比刚度的铝合金、镁合金和复合材料等新材料，而高强钢－铝合金搭接(后文简称“钢－铝搭接”)是车身结构中常见的结构形式之一。

钢－铝搭接的连接部位通常是应力集中区，其受力情况复杂且高度非线性，直接影响车身整体结构的碰撞性能，从而成为失效的发源地，并带来异种金属间的电偶腐蚀问题。

因此，钢－铝搭接的连接技术，是汽车车身轻量化的难题之一。

目前适于汽车车身钢－铝搭接的连接技术主要有：机械连接、焊接和粘铆复合连接技术。

1钢－铝搭接的机械连接技术自穿孔铆接和冲铆连接是常用于钢－铝搭接的机械连接技术。

1.1自穿孔铆接(Self-piercing rivet，SPＲ)自穿孔铆接是一种通过半管型铆钉穿透上层工件，扩张到下层工件内，形成机械互锁的低温成形工艺。

其连接过程如图1所示。

该技术适用于同种和异种材料的双层和多层连接，而且可以克服铝、镁、钛等合金材料难以实现电阻点焊的缺点，实现铝－镁、钢－铝、钢－镁之间的连接。

目前已广泛应用于奥迪A8、捷豹XJ全铝车身，宝马新5系/7系钢－铝车身，以及欧洲“超轻汽车(SLC)”项目中的铝－铝、镁－铝、钢－铝间的连接。

1.2冲铆连接(Clinch joint)亦称冲压连接或锁接，它在凸模、压边圈和凹模的共同作用下，通过局部塑性变形形成自锁点实现连接，其工艺过程如图2所示。

铝钢异种材料焊接研究现状与发展铝钢异种材料的焊接是一种常用的重要连接方式，它是在热加工的情况下，把两种不同的金属或非金属材料经由填充材料的辅助焊接而成为一体，从而达到坚固连接、结构固定和抗外力作用的效果。

近年来，随着技术的发展和铝钢异种材料应用的增多，铝钢异种材料焊接成为一种重要的焊接方式。

本文就铝钢异种材料焊接研究现状与发展进行综述，旨在进一步发展铝钢异种材料焊接技术，为科学研究提供一定的理论基础。

一、钢异种材料焊接的基本性能铝钢异种材料焊接具有良好的工艺性能，可以实现快速焊接、结构化焊接及定位精度的控制。

同时，铝钢异种材料焊接具有一定的高温耐受性和抗腐蚀性，不易因外部温度和湿度的变化而受到影响。

有限度的改变焊缝结构可增加材料的强度和耐磨性，以及抗腐蚀性、颜色不变性等性能。

但是，由于铝钢异种材料的焊接过程中易受到外部的机械应力和温度、湿度的影响，所以必须采取一定的措施来控制这些因素。

并且由于材料的物理、化学性能不同，对焊接后材料结构形状、强度、粘接性和可靠性的要求也不同，因此在选择焊接方式和技术参数时，需要综合考虑这些因素。

二、究现状铝钢异种材料焊接的研究现状主要包括焊接技术及研究、基础研究及数值模拟、材料及材料组合研究等方面。

在发展的过程中，各种焊接方法的性能也有所提高，如单晶焊接（SMAW）、电弧焊接（MMAW）及埋弧焊接（TIG）等。

焊接参数的研究也不断深入，如焊接电流、电压、材料厚度、温度和湿度等。

相关研究成果表明，改变不同参数可以改变焊接特性，改善焊接质量和提高焊接性能。

基础研究的重点是研究焊接温度的分布情况，以及焊缝中残余应力和应变的分布状况等。

不同的焊接方式，焊接温度的分布会有所不同，也会影响焊接的质量和性能。

相关研究成果表明，如使用半结晶或全结晶焊接、无用氩气填充焊接等较新的技术可以显著改善焊接质量。

对于Ⅱ型铝钢异种材料焊接，如不锈钢/铝、铝/铁、铝/铜等，目前主要进行材料组合的研究，以及进行c温度和弹性的考察。

核电异种金属焊接材料及方法研究现状摘要：核电是重要的清洁能源发电方式，对于提高我国能源结构、保护环境具有重要意义。

异种金属焊接是核电设备制造和维护中的关键技术之一。

由于不同金属的化学成分和物理性质差异，异种金属焊接所面临的挑战也相当巨大。

积极开展异种金属焊接材料及方法的研究工作，旨在提高核电设备的可靠性和安全性。

关键词：核电异种金属；焊接材料方法；现状引言随着核电行业的快速发展，对异种金属焊接材料与方法的研究需求日益增加。

相关企业在进行广泛的研究，试图找到更有效、可靠的异种金属焊接材料和方法，以满足核电设备的高要求。

这些研究涉及材料工程、焊接工艺、界面反应等方面，为核电异种金属焊接技术的发展提供了重要支撑。

1异种金属焊接的意义异种金属焊接是指在焊接过程中将不同种类的金属材料连接在一起，在核电中具有重要的意义。

（1）在核电行业的发展中，对于异种金属焊接材料的需求日益增加。

核电站是清洁能源的重要组成部分。

在核电站的建设和运营过程中，许多部件需要使用不同种类的金属材料进行焊接，如不锈钢、铜合金等。

这些部件承受着巨大的压力和温度变化，要求焊接材料具有良好的强度、耐腐蚀性和抗氧化性。

（2）异种金属焊接的意义在于能够实现不同金属之间的可靠连接，确保核电站内部各种设备和管道的正常运行。

比如，在核反应堆的压力容器中，需要将不锈钢和铜合金焊接在一起，以确保容器的密封性和安全性。

异种金属焊接还可以实现不同材料之间的传热和传质，提高核电站的效率和运行稳定性。

异种金属焊接在核电行业，能够满足不同金属材料之间的连接需求，保证设备和结构的完整性。

2异种金属焊接材料的类型异种金属焊接材料是指在焊接过程中将不同种类的金属材料连接在一起。

这种焊接过程常用于工业制造和建筑领域，可以实现不同金属材料之间的连接和组装。

主要类型：（1）纯金属焊接材料：这些材料通常是由纯金属制成的焊条或焊丝，适用于焊接相似金属材料之间的连接。

常见的纯金属焊接材料包括铜、铝、钢等。

专题综述滋蕊铝/钢异种金属旋转摩擦焊接研究现状朱瑞灿1'4'5,赵衍华！，王浩$,秦国梁$%,刘顺刚％,张凌东&(1.首都航天机械有限公司，北京100076#2.山东大学，济南250061#3.中国电建集团核电工程公司，济南2500674.清华大学，北京100072#5.机械科学研究总院，北京100044#%.火箭军驻北京地区第一军代表室，北京100076)摘要：根据铝/钢异种金属焊接冶金特点及旋转摩擦焊接工艺特点,分析认为旋转摩擦焊最适合铝/钢异种金属轴对称件焊接的工艺。

分别介绍了连续驱动摩擦焊和惯性摩擦焊接工艺对铝/钢异种金属焊接接头的组织和性能的影响。

总结了铝/钢异种金属摩擦焊接技术研发中亟待解决的主要科学问题，铝/钢旋转摩擦焊过程中摩擦界面及其附近剧烈的塑性流变对IMCs生成的影响规律和机制需要进一步的研究;需要开发相应的工艺措施促进铝/钢接头界面成以Fe-AlIMCs为标志的冶金结合，并使IMCs%。

最，研究揭示铝/钢摩擦界面IMCs生成机理、相的组成、形态、分布等冶金行为，对铝/钢旋转摩擦焊接头的组织性能调控具要，铝/钢异种金属焊接结构性能的理。

关键词：铝/钢异种金属；旋转摩擦焊；焊接工艺；力学性能；金属间化合物中图分类号：TG457.10前言、、等工业的迅速发展，能和等问题，节能发的-铝合金具、、成等优点，是结的主要结；但单一铝合金能满要求，铝合金/钢(铝/钢)复合结3能够充分发挥两种材料的性能优势，的的强度等性能，、、冶金、等工域具应[+]，发动机铝/钢异种金属[2]、开发用铝/钢异种金属合钻杆⑻及LNG中铝/钢过接头等,均为典型的铝/钢异种金属管式焊接结构，而这些铝/钢复合结构的应用与开发都面临着铝/钢异种金属高强、高可靠性焊接技术瓶颈。

铝/钢异种金属焊接是制备铝/钢复合结构的关键加工制造工艺，常规的3接、螺栓连接等机械连接方法虽然可以实现铝/钢的连接，但存密性差、效果差等缺点，因此难等行业对铝/钢复合结构的要求，需要合适的焊接工艺实现铝/钢异种金属、可靠连接"收稿日期：2020-09-16基金项目：山东省重大科技创新工程项目(2018CXGC0810)doi:10.12073/j.hj.202009160021铝/钢异种金属焊接性分析图1为Fe-Al二元合金相图⑷。