第32卷第10期 2011年10月
焊接学报
TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION
Vol.32No.10 October2011
药芯焊丝焊接铝合金/不锈钢接头组织及性能分析
董红刚，杨丽群，翟南？，董闯”
（1.大连理工大学材料科学与工程学院，大连116085：2.沈阳飞机工业有限公司，沈阳110034；
3.大连理工大学三束教育部重点实验室，大连116085）
摘要：采用ZnAl15和AISi12药芯焊丝成功实现了铝合金/不锈钢异种金属间的熔钎焊，结果表明，焊态下采用ZnAl15药芯焊丝所得接头抗拉强度达121MPa：面AISi12药芯焊丝所得接头抗拉强度最高可达162MPa.接头经280℃保温30min焊后热处理后，采用ZnAl15药芯焊丝所得接头抗拉强度为180MPa，比焊态下接头抗拉强度高出将近一倍：采用AISi12药芯焊丝所得接头强度可提高至166MPa对焊缝与钢之间的界面层进行成分分析发现,ZnAl15药芯焊丝所得接头界面层主要由Fe,Al，和FeAl，等脆性化合物及锌固溶体组成，而AISi12药芯焊丝所得接头界面层由T,-Al,Fe,Si三元相组成，两种焊丝所得接头界面层厚度均不超过10μm.
关键词：铝合金；不锈钢：药芯焊丝；显微组织；力学性能
文献标识码：A文章编号：0253-360X(2011)10-0001-04
中图分类号：TC422.3
0序言
铝及铝合金因比重轻、塑性好、耐腐蚀性强等特
点在各种加工制造领域受到了越来越广泛的关注[12]：面钢作为一种最普通、应用最广的黑色金属，在制造业中的主导地位无法撼动，因此铝及铝合金与钢异种金属间的连接技术便成为亟需解决的问题[3,4]
由于铝合金在钢母材表面的润湿性较差，因此铝/钢异种金属连接过程中通常在钢表面镀锌等金属或涂敷钎剂以改善熔池金属在钢表面的铺展性能，但该操作过程增加了生产工序和成本，影响了焊接过程的生产效率，Murakami等人[5]采用4047 药芯焊丝实现了纯铝板和低碳钢板异种金属间的直接弧焊连接，焊丝中的药芯改善了熔池金属在钢表面的润湿性，使得二者之间形成致密结合，所得接头的抗拉强度可达到铝合金母材的70%，林三宝等人[6]也采用4047药芯焊丝实现了铝合金和不锈钢板之闻的弧焊连接，熔池金属在不锈钢表面铺展良好，润湿角不超过30°，但在界面层中生成了大量脆性金属间化合物，恶化了接头性能，使得接头抗剪强度仅为55MPa.
收稿日期：2011-04-03
基金项目：国家自然科学基金资助项目（50904012/E041607）：辽宁
省自然科学基金资助项目（20092152）
万方数据
董红附
在以往的研究中，锌基实芯焊丝用于焊接铝/镀锌钢异种金属显示了优于铝基实芯焊丝的性能[7] 文中旨在研究锌基和铝基药芯焊丝对铝/无镀层钢接头微观组织和力学性能的影响，以期实现铝和无镀层钢异种金属间的高强连接
试验方法
试验所用材料为厚2mm的5A02铝合金板和厚1.5mm的AISI304不锈钢板，试件尺寸为200 mm×80mm.试验所用焊丝为直径1.8mm的 ZnAl15药芯焊丝和AISi12药芯焊丝，药芯成分分别为CsAIF4和KAIF4.
焊前用不锈钢丝刷清除母材表面（包括侧面）氧化膜，然后用丙酮擦拭待焊工件表面以去除油脂等污物.焊接方法为交流TIG焊，接头形式采用搭接接头，搭接宽度为18mm，为方便送丝，电弧长度保持在5mm.保护气为氩气，气体流量为10 L/min.焊后，将接头进行大气气氛下280℃保温30 min热处理，以对比研究焊后热处理对铝/钢接头微观组织及力学性能的影响，采用两种药芯焊丝所用焊接工艺参数如表1所示，
将焊接接头制备成宽25mm的拉伸试样，进行常温拉伸性能测试，同时将典型焊件浩垂直焊接方向取样，制备焊缝金相试样，采用混合酸溶液（4mL 氢氟酸+40mL硝酸+360mL去离子水）进行腐