镀锌层对铝钢电弧熔钎焊润湿铺展性及界面行为作用机理研究

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目前越来越多的国内外焊接工作者研究出了一种新的焊接方法来连接铝合金和钢—铝合金/钢电弧熔钎焊技术。该焊接技术具有高效、热输入低、焊接接头变形小等优质、灵活等优点,非常适合铝合金/钢的焊接。但是,目前大部分专家学者均重点研究焊接工艺,对于镀锌层对于铝/钢焊接及接头性能影响的研究相对较少。本文试图在钢板表面通过进行AlSi5钎料的润湿铺展试验来分析镀锌层如何促进液态钎料在钢表面的润湿铺展,以及镀锌层控制金属间化合物(IMC)层生长的控制机理进行相关研究。首先,采用TIG电弧熔钎焊和CMT熔钎焊进行AlSi5钎料在钢板表面润湿铺展的试验。AlSi5钎料在钢板表面润湿铺展性与焊接参数的关系,并且对比分析镀锌层对于AlSi5钎料在钢板表面润湿铺展的影响。研究结果表明:焊接时间的增加,有助于促进AlSi5钎料在钢板表面的润湿铺展性;增加焊接电流,AlSi5钎料在钢表面的润湿铺展性也不断提高;钢板表面镀Zn后能够促进AlSi5钎料在钢板表面的润湿铺展性能,并且降低铝/钢界面层的厚度。另外,CMT电弧熔钎焊的焊接热输入小于TIG电弧熔钎焊,CMT电弧熔钎焊得到的铝/钢界面层厚度比采用TIG电弧熔钎焊时薄。最后,在对比分析CMT电弧熔钎焊、TIG电弧熔钎焊在不同焊接参数下,AlSi5钎料分别在Q235钢板、镀锌钢板表面润湿铺展试验结果的基础上,结合钎焊润湿铺展理论和热力学分析,讨论了镀锌层促进AlSi5钎料在钢表面润湿铺展性及控制界面层化合物生长的作用机理。发现镀锌层的存在降低了AlSi5钎料的表面张力及液态钎料与母材界面张力,增强了界面传质速度,同时,Al-Si-Zn三元合金的形成降低钎料熔点,从而促进了AlSi5钎料在钢表面的润湿铺展;镀锌层的处在还降低了热输,在钢表面形成瞬时液膜以及形成新的Fe-Al-Zn三元化合物改变了界面的组织结构,从而控制界面层生长。
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