激光膠接焊雙相鋼鋁合金膠層焊接行為及作用機(jī)理研究

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1、學(xué)校代號(hào)10532學(xué)號(hào)S12021075分類號(hào)TG665密級(jí)公開(kāi)碩士學(xué)位論文激光膠接焊雙相鋼/鋁合金膠層焊接行為及作用機(jī)理研究學(xué)位申請(qǐng)人姓名李寧寧培養(yǎng)單位機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院導(dǎo)師姓名及職稱周惦武教授學(xué)科專業(yè)機(jī)械工程研究方向激光加工論文提交日期2015.5.10學(xué)校代號(hào)：10532學(xué)號(hào)：S12021075密級(jí)：公開(kāi)湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文激光膠接焊雙相鋼/鋁合金膠層焊接行為及作用機(jī)理研究學(xué)位申請(qǐng)人姓名：李寧寧導(dǎo)師姓名及職稱：周惦武教授培養(yǎng)單位：機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院專業(yè)名稱：機(jī)械工程論文提交日期：2015.5.10論文答辯日期：2015.

2、6.01答辯委員會(huì)主席：周志雄教授Studyonthebehaviorandmechanismofadhesiveinsteel/aluminumweldbondingbyLININGNINGB.E.(ShandongUniversityofTechnology)2012AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinMechanicalEngineeringintheGraduateSchoolo

3、fHunanUniversitySupervisorProfessorZHOUDianwuMay，2015湖南大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所置交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果ｉＵ示注引，本論文不包含任。除了文中恃別加ｉ用的內(nèi)容外何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢。獻(xiàn)的個(gè)人和集體１＾，均已在文中明確方式標(biāo)明本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。＇作者籃名：奶奇日期；礎(chǔ)年長(zhǎng)月如學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)

4、保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論義的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)湖南大學(xué)可臥將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和ｒ編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于１、保密□，在年解密后適用本授權(quán)書(shū)。２、不保密Ｄ。＂＂（請(qǐng)?jiān)谂P上相應(yīng)方框內(nèi)打Ｖ）■：？作者簽名弓曰期；滿托年／月Ｓ曰ｔ－：導(dǎo)師簽名：呀棒＾日期加年食月ｇ日激光膠接焊雙相鋼/鋁合金膠層的焊接行為及其作用機(jī)理研究摘要汽車輕量化成為21世紀(jì)汽車

5、技術(shù)的前沿和熱點(diǎn)，高的比強(qiáng)度鋼、鋁合金等輕質(zhì)材料的大量使用對(duì)于整車的輕量化起著舉足輕重的作用。對(duì)雙相鋼、鋁合金連接而言，由于雙相鋼焊接時(shí)易形成裂紋缺陷或組織出現(xiàn)軟化現(xiàn)象，而鋁合金具有較高反射率，因此實(shí)現(xiàn)雙相鋼/鋁合金優(yōu)質(zhì)焊接十分困難。為探索一種新的鋼/鋁連接方法，本文選取DP590雙相鋼和6016鋁合金作為研究對(duì)象，提出鋼上鋁下搭接、有無(wú)膠層添加的激光焊實(shí)驗(yàn)方案，利用臥式金相顯微鏡、帶有EDS和EBSD探頭的掃描電鏡、顯微硬度分析儀、微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、高速攝像機(jī)以及光譜儀等對(duì)鋼/鋁有無(wú)膠層添加焊接接頭的焊縫成形性、焊縫區(qū)

6、金相組織、斷口形貌、界面元素分布、相的分布、含量、晶粒大小、顯微硬度、接頭力學(xué)性能以及等離子體形貌、光譜等進(jìn)行系統(tǒng)研究，基于添加膠層前后等離子體形貌、元素特征譜線、電子密度、焊縫成形性及組織性能等對(duì)比分析，探討添加膠層改善鋼/鋁接頭性能的作用機(jī)理，研究結(jié)果期望為車用雙相鋼/鋁合金優(yōu)質(zhì)焊接提供一種新的研究思路，為推進(jìn)汽車輕量化提供重要理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。分析等離子體形貌、元素特征譜線及電子密度發(fā)現(xiàn)，激光焊接鋼/鋁時(shí)，蒸汽等離子體基本垂直試件板面，添加膠層，等離子體形態(tài)明亮，形態(tài)密度大，與板材表面呈一定角度，表明激光膠接焊時(shí)，等離

7、子體對(duì)激光能量的吸收減少，膠層分解氣體等產(chǎn)物利于改善下層鋁合金表面高反射率的狀況；基于NIST光譜信息數(shù)據(jù)庫(kù)，發(fā)現(xiàn)有無(wú)膠層添加條件下，在波長(zhǎng)515nm~545nm范圍內(nèi)，均含有少量Mn元素特征譜線和明顯Fe元素的譜線特征，而比較添加膠層前后的光譜相對(duì)強(qiáng)度和等離子體電子密度，發(fā)現(xiàn)激光膠接焊利于更多激光能量被試件吸收。分析鋼/鋁接頭焊縫成形性及組織性能發(fā)現(xiàn)，添加膠層，焊接試樣的焊縫表面成形性良好，無(wú)明顯缺陷，焊縫區(qū)無(wú)軟化組織生成，焊接接頭的平均抗剪強(qiáng)度比無(wú)膠層添加時(shí)提高1.44倍。添加膠層增加下層鋁合金對(duì)激光能量的吸收，加快上層雙

8、相鋼的冷卻速度，導(dǎo)致下層Al向上層鋼側(cè)的擴(kuò)散受到抑制，使熔寬兩側(cè)Al含量增多，而熔池Al元素含量減少，由于添加膠層增加鋼、鋁橫向結(jié)合面積，提高焊合率，鋼/鋁界面生成延性富Fe的Fe-Al化合物，焊縫區(qū)鐵素體、馬氏體兩相含量與雙相鋼母材含量基本相當(dāng)，沒(méi)有惡化上層雙相鋼的相組成，