收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

铝/钢异种金属激光填充粉末熔钎焊接技术研究

赵旭东  
【摘要】:本文针对铝/钢异种金属接头的焊接问题,提出了一种宽带激光填充粉末熔钎焊方法。本方法中宽带激光光斑有助于扩大熔池、增加接头尺寸,同步送进的金属粉末不仅改善了焊缝组织成分,还提高了激光束与铝合金母材的能量耦合效率和焊接效率。 主要研究内容为以下三个方面:1.系统研究了焊接工艺参数对接头成形、焊缝组织和接头力学性能的影响,重点分析了接头中金属间化合物组织与接头力学性能的关系。2.通过实验观察了激光束、粉末束和母材相互作用的物理过程,揭示了激光填充粉末熔钎焊焊接熔池形成的机制,揭示了增强激光能量耦合效率的根本原因。3.通过建立焊接过程中熔池温度场的有限元模型,分析了温度场对接头钎接界面宽度和金属间化合物生长的影响,以及合金元素扩散的距离,并提出了预测激光填充粉末熔钎焊接头性能的方法。 采用本文提出的方法实现了无钎剂AA6061/镀锌钢接头熔钎焊连接。采用适当的焊接工艺参数获得了成形饱满,无裂纹、气孔等缺陷的焊缝。接头机械抗力达到152N/mm。焊接试验表明焊接工艺参数对接头成形有很大的影响。离焦量较小时,激光功率和焊接速度的参数范围较宽。接头界面宽度随激光功率和离焦量的增大而增加,随焊接速度增加而减小。离焦量相同时,激光功率和焊接速度对钎接界面宽度的影响相当;激光功率和焊接速度相同时,增大离焦量有助于增加钎接界面的宽度。 熔钎焊接头中钎接界面上的金属间化合物由层状和枝晶状结构组成,层状组织以Fe2Al5相为主,Fe4Al13相仅分布在上层靠近铝合金组织区域。枝晶状组织以Fe-Al和Al-Fe-Si化合物为主,主要组成相为τ1、Fe4Al13和τ5。在焊缝/镀锌钢界面上生长有少量Al5Fe2Zn0.4。显微硬度测试表明金属间化合物组织的硬度明显高于母材硬度,其中层状组织的硬度最高。静载拉伸试验中,接头均断裂在焊缝/镀锌钢界面,呈脆性断裂特征。接头强度与的比值呈正比,层状Fe2Al5相是影响接头性能的主要因素。通过选择高功率高焊速的焊接条件能够获得力学性能较高的熔钎焊接头。 激光束与粉末束相互作用后,约10-15%的激光能量被衰减。粉末束吸收激光能量后温度升高,但粉末束最高温度仅约100℃。粉末颗粒与母材表面发生非弹性碰撞,粉末束反弹角受保护气流态影响。实验发现粉末颗粒在母材表面熔化形成微熔池对提高能量耦合效率具有重要作用,是填充粉末能够提高激光能量偶和效率的根本原因。 采用有限元法模拟了宽带激光填充粉末熔钎焊过程中的温度场。结果表明在钎料/镀锌钢界面会存在一定宽度的温度线。这种温度分布形式有助于增加钎接界面的宽度。金属间化合物层厚度则受热输入量和界面最高温度共同影响。通过温度场模拟计算了熔池凝固的时间,并根据扩散动力学分析结果计算了Fe元素的扩散距离。综合分析结果归纳出预测接头机械抗力的数值表达式,计算结果与实验结果较为吻合。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 黄庆举;王洪华;;激光与金属作用的应用研究与进展[J];科学技术与工程;2007年06期
2 王绍水;刘建华;陆晓同;;利用激光剥导线绝缘皮的试验研究[J];航空精密制造技术;1986年03期
3 史珺;;金属中激光超声的产生及应用[J];科技通报;1991年05期
4 赵永勋;高永慧;;用钢板尺测量激光的波长[J];承德石油高等专科学校学报;2006年01期
5 赵善楷;固体激光质谱分析及其展望[J];分析测试学报;1991年03期
6 孟庆芬;董亚萍;李武;;硼酸水溶液介稳区性质的研究[J];无机盐工业;2007年01期
7 吕洪久;;激光加工的现状[J];化工新型材料;1988年09期
8 朱智华;;基体辅助激光解吸质谱法测定花生蛋白分子量[J];中山大学研究生学刊(自然科学版);1996年02期
9 王阳恩;李军;;钢板激光光声信号低频特性分析[J];科技信息;2009年25期
10 范菲菲;魏红艳;沈丽娜;王先明;;激光激励金属下探测光电子性能实验设计与分析[J];新疆师范大学学报(自然科学版);2010年03期
11 ;激光用于防治害虫[J];中国甜菜糖业;1976年Z1期
12 张平,王俭,何天敬,辛厚文,刘凡镇;1,1′—二乙基—2,2′—花菁染料及1—乙基—3′—甲基—2—硫菁碘盐染料的吸附结构和特性的SERRS研究[J];化学物理学报;1988年04期
13 于亚勤,张思远,盛桂云;YAG:Er晶体中的自饱和跃迁和激光波长红移[J];人工晶体学报;1995年03期
14 刘树仁;美国联合碳化物公司最近研制出一种新的激光用结晶—GSGG[J];中国有色冶金;1985年09期
15 柯文;;热敏CTP在报业的应用[J];出版与印刷;2008年04期
16 曹潜龙;激光探糙接收线路探讨[J];丝绸;1978年05期
17 晏于模,王伟东,张在宣,蒋占魁,邴贵德,金钦汉;用激光激励感生非共振荧光方法选行钠原子的灵敏检测[J];光谱学与光谱分析;1986年03期
18 李宝祥;国外波长2微米激光晶体的发展[J];硅酸盐通报;1986年02期
19 于亚勤,张思远,李玫;激光晶体YAG:Er中的浓度效应[J];稀土;1991年05期
20 蒋劲;涂平;;“永久性脱毛”听听医生怎么说[J];清洗世界;2002年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李书华;龚华平;陈继宣;;激光波长测量的实验设计[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集(上册)[C];2009年
2 吕宏飞;田爱玲;韩峰;王红军;刘丙才;;激光在大气中的传输特性研究及仿真[A];2011西部光子学学术会议论文摘要集[C];2011年
3 范耀辉;王鸣凯;李永贵;;BFEL装置波长自动稳定方法的研究[A];第六届全国激光科学技术青年学术交流会论文集[C];2001年
4 袁海林;;激光中功率标准装置的研究[A];上海市激光学会2005年学术年会论文集[C];2005年
5 谢沦;梁振斌;郑顺旋;马莹莹;;利用串级受激喇曼效应转换激光波长[A];第二届全国光散射学术会议论文集(下)[C];1983年
6 高思田;邵宏伟;胡小唐;;激光干涉显微镜的研究与实现[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集(二)[C];2007年
7 梁建中;胡谊梅;孙迭箎;尹红兵;伍叔坚;刘有信;;光纤激光器中激光波长相对于光纤光栅反射中心的偏移[A];全国第十次光纤通信暨第十一届集成光学学术会议(OFCIO’2001)论文集[C];2001年
8 马莹莹;梁振斌;谢沧;郑顺旋;;用串级受激喇曼散射转换激光波长[A];第一届全国光散射会议会议指南[C];1981年
9 杨华;唐永新;吴念乐;郭继华;李师群;;一种新的调Q方法—表面等离子体波调Q[A];第四届全国光学前沿问题研讨会论文摘要集[C];1999年
10 张鹏;王雨生;胡丹;王海燕;;吲哚青绿介导的光栓疗法治疗特发性脉络膜新生血管[A];中华医学会第十二届全国眼科学术大会论文汇编[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王萌;金属络合物激光三维物化改性技术研究[D];天津大学;2011年
2 樊玉杰;激光微喷丸强化的压力模型及冲击效应研究[D];江苏大学;2011年
3 闫胤洲;激光无裂纹切割陶瓷研究[D];北京工业大学;2013年
4 齐丽君;输电线路激光除冰的理论与实验研究[D];华中科技大学;2012年
5 董克攻;激光尾波场加速电子的实验研究[D];中国科学技术大学;2011年
6 张合勇;激光相干检测在动目标频谱识别中的应用[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2013年
7 薛冬新;激光扭矩测量中散斑统计学理论及试验研究[D];大连理工大学;2011年
8 雷文奇;有机样品中激光诱导等离子体时空分辨特性以及无机元素的定量分析[D];华东师范大学;2013年
9 董晓曦;双波长激光痛觉刺激的方法和技术研究[D];北京协和医学院;2014年
10 梁晶;用于绝对距离测量的He-Ne激光多波长干涉仪的研究[D];国防科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李诚;激光微烧结工件表面的激光微抛光研究[D];华中科技大学;2012年
2 袁良;激光微能量检定/校准技术研究[D];西安工业大学;2012年
3 许学君;激光并行测距关键技术研究[D];大连海事大学;2011年
4 江振标;常压下和真空下激光分离液态混合物的初步研究[D];华中科技大学;2009年
5 马朋;激光分离液体混合物及植物细胞激光破壁的探索[D];华中科技大学;2011年
6 郑伟;激光与低压介质射流复合加工的试验研究[D];安徽建筑工业学院;2012年
7 张玉璞;激光毁伤锗材料的机理研究[D];长春理工大学;2010年
8 袁毅;激光毁伤多参数测试技术研究[D];长春理工大学;2010年
9 陈伟军;推帚式激光三维成像雷达关键技术研究[D];电子科技大学;2010年
10 乔士琪;可控激光恒定功率传输研究[D];长春理工大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 组稿 王毅俊;激光 让生活更美好[N];上海科技报;2010年
2 本报记者 赵亚辉;突破激光波长之“墙”[N];人民日报;2011年
3 主讲人 光学专家 激光三高治疗仪发明人 北京正安激光研究院院长 吴小光 博士;激光:徜徉于医学领域[N];人民政协报;2011年
4 乾坤;光存储技术的新进展[N];中国电脑教育报;2002年
5 胡陈;EVD是唯一产业化的高清碟机[N];中国电子报;2005年
6 ;DVD光头的几种结构[N];电脑报;2003年
7 钱坤;100GB容量光盘不是梦[N];中国电脑教育报;2002年
8 深圳 阳洋;也谈DVD-ROM激光头[N];电脑报;2003年
9 Alfred Poor;安装两个光盘驱动器是否有好处[N];大众科技报;2000年
10 清华大学光盘国家工程研究中心 潘龙法;可记录光盘的技术与市场[N];计算机世界;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978