Si和Mg对脉冲DE-GMA钎焊铝-钢接头微观组织的影响

Si和Mg对脉冲DE-GMA钎焊铝-钢接头微观组织的影响

刊名：Materials Science and Technology（英）

刊期：2013年第9期

作者：Y.Shi et al

编译：张英才

在汽车工业中，推荐使用铝合金与钢的混合结构以减轻车辆的质量。但钢与铝的连接遇到很大挑战，因为其物理特性、热物理性能有很大差别，且铁在铝中的固溶度接近零，特别容易形成脆性的Fe-Al金属间化合物。开发了许多焊接工艺来连接铝和钢，其中一种工艺为钎焊，在焊接过程中只有铝合金熔化，而钢不熔化。对于在此工艺过程中焊料金属丝的化学成分对铝-钢接头微观组织的影响尚不完全清楚。为此，使用ER4043（Al-Si焊丝）和ER5356（Al-Mg焊丝）来判断焊丝化学成分对铝-钢接头微观组织的影响，焊接方法为脉冲双电极气体保护金属弧钎焊（脉冲DE-GMA钎焊）。通过光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、电子探针和X射线衍射仪进行接头的显微组织、金属间化合物以及相组成的分析。分析发现，在使用Al-Si焊丝时，界面的金属间化合物层是两种化合物的复合，在焊缝一侧为针状FeAl3金属间化合物层，而在电镀钢板一侧则存在Fe2Al5金属间化合物层；当使用Al-Mg焊丝时，Fe2Al5金属间化合物层呈现舌状，其取向朝向电镀钢板，FeAl3金属间化合物层呈锯齿状生长进入焊缝。在脉冲DEGMA钎焊过程中，Al-Si焊丝中的Si包含在Fe-Al-Si金属间化合物之中，而Al-Mg焊丝中的Mg则不参与Fe-Al化合物的形成。Si因降低Fe的扩散速度而阻碍Fe2Al5金属间化合物的形成。在相同的旁路电流条件下，使用Al-Si焊丝的接头强度高于使用Al-Mg焊丝的接头强度。