文档介绍：国内图书分类号: TG444 学校代码: 10213 国际图书分类号: 密级: 公开工学硕士学位论文铝合金/ 不锈钢 TIG 熔- 钎焊界面控制研究硕士研究生:张东卫 导 师:林三宝副教授 申请学位:工学硕士 学科:材料加工工程 所在单位:材料科学与工程学院 答辩日期: 2010 年 7 月 授予学位单位:哈尔滨工业大学 Classified Index: TG444 .: Dissertation for the Doctoral Degree in Engineering STUDY ON INTERFACE CONTROL OF TIG WELDING-BRAZING OF ALUMINUM ALLOY TO STAINLESS STEEL Candidate : Zhang Dongwei Supervisor : Associate Prof. Lin Sanbao Academic Degree Applied for : Master of Engineering Speciality : Materials Processing Engineering Unit : School of Materials Science and Engineering Date of Defence : July, 2010 Degree-Conferring-Institution : Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-I- 摘要铝合金与不锈钢的焊接结构具有质轻、高强、耐腐蚀等方面的综合优势,在航空航天、交通运输、国防等部门有着越来越重要的应用。然而两者之间固溶度低,热物理性能差异大, 且极易反应生成脆性的金属间化合物, 这已成为焊接领域的难点问题。近年来,电弧熔- 钎焊方法以其便捷、高效化的焊接性成为铝/ 钢异种材料连接中的热门研究方向。促进液态钎料在钢表面的润湿铺展,并且控制界面脆性金属间化合物的生长,是获得优质铝/ 钢接头的关键问题。本课题在前期预涂层开发和工艺实验的基础上,研究了合金元素对界面层结构和力学性能的影响,分析了其控制界面化合物层生长的作用机理,提高铝/ 钢异种金属连接接头的综合性能。结合焊接温度场进行界面层生长行为的研究,揭示了 TIG 熔- 钎焊界面层的生长机制。首先研究了不同含量 Cu 元素对界面结构的影响,揭示了其控制界面层生长的作用机理,并且深入分析了 Cu 元素含量为 6wt% 时接头的微观结构特征和力学性能。在采用 Al-Cu6 钎料时,界面层呈须状生长,厚度在 2-5 μ m之间,由θ-Al 13(Fe,Cu) 4 相组成,界面层具有较高的抗裂性,接头的抗拉强度在 150-170MPa 之间。 Cu 元素是通过置换固溶于θ-Al 13 (Fe,Cu) 4 相中抑制其择优取向来控制化合物层生长的, Cu 含量在 6wt% 左右时,接头具有最佳的力学性能。在 Al-Cu6 钎料中分别添加了 La 、 Zr 、 Ag 三种微量元素,分析了三种微量元素对接头组织和力学性能的影响。分析发现 La 元素的加入对界面层组织的影响很小; Zr 元素对界面层和焊缝都有明显的细化作用; Ag 元素的加入使接头在焊缝中出现了微小的裂纹。结果显示: Al-Cu-La 钎料下力学性能与 Al-Cu6 相当, Al-Cu-Zr 钎料下接头的力学性能提高, Al-Cu-Ag 钎料下接头的力学性能下降。最后运用 MARC 有限元软件实现了对异种材料 TIG 熔- 钎焊界面温度场的数值模拟,在此基础上进一步对界面层的生长机制进行研究。温度场模拟结果显示,固- 液界面温度分布不均匀,坡口顶部位置与底部位置温度相差近 300 ℃,加热时间差 , 界面峰值温度在 700-1200 ℃之间,加热时间不超过 10s 。结合不同热输入条件下的界面结构,发现界面峰值温度在 1000 ℃左右时,界面层厚度均匀,接头力学性能较好。关键词: TIG 熔- 钎焊;合金元素;温度场;界面结构;力学性能哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-II- Abstract Hybrid structures of aluminum alloy a nd stainless steel have prehensive benefits, such as light weight, high streng th and corrosion resistance, etc. Their application has a high technical and econo mical p