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《鋁合金_不銹鋼異種金屬釬焊材料及釬焊接頭性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、中圖分類號：TG425.2論文編號：102870616-B022學科分類號：080503博士學位論文鋁合金/不銹鋼異種金屬釬焊材料及釬焊接頭性能研究研究生姓名楊金龍學科、專業(yè)材料加工工程研究方向焊接新材料設計與制備指導教師薛松柏教授南京航空航天大學研究生院材料科學與技術學院二О一七年一月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMaterialsScienceandTechnologyDevelopmen
2、tofFillerMetalsandResearchonJointPropertiesforBrazingAluminumtoStainlessSteelAThesisinMaterialsProcessingEngineeringbyYangJinlongAdvisedbyProf.XueSongbaiSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofEngineeringJanuary,2017承諾書本人聲明所呈交
3、的博士學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得南京航空航天大學或其他教育機構的學位或證書而使用過的材料。本人授權南京航空航天大學可以將學位論文的全部或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編學位論文。（保密的學位論文在解密后適用本承諾書）作者簽名:日期:南京航空航天大學博士學位論文摘要鋁/鋼異種金屬焊接可以充分發(fā)揮鋁合金與不銹鋼材料各自的優(yōu)勢，提高結構強度
4、，減輕結構重量，在許多重要裝備的制造中具有廣闊的應用前景，如何獲得高效、可靠的鋁/鋼焊接接頭已經成為焊接領域的研究熱點。鋁/鋼的釬焊可以有效地控制界面金屬間化合物的形成，是獲得高質量接頭的一種可靠方法。本論文選擇Zn-Al系釬料用于6061鋁合金與304不銹鋼的釬焊，探究了釬劑對鋁合金和不銹鋼母材表面氧化膜的去除機理，研究了釬料在母材表面潤濕鋪展性能的影響因素以及釬料的潤濕鋪展動力學過程；通過調整Zn-Al釬料中主體元素Al的成分并添加微量元素Zr，研究了主體元素及微量元素含量變化對Zn-Al釬料焊接性
5、、接頭組織及性能以及釬焊接頭可靠性的影響。采用潤濕鋪展試驗和熱臺原位加熱法，研究了鋁/鋼異種金屬釬焊用釬料的潤濕鋪展機理。研究發(fā)現(xiàn)釬劑對6061鋁合金表面氧化膜的去除可以概括為反應溶解機制作用的結果。釬劑對304不銹鋼表面氧化膜的去除作用可以概括為：釬劑與不銹鋼表面的MnO反應，使得母材表面的氧化膜出現(xiàn)破隙。液態(tài)釬料中的Al元素從氧化膜的破隙滲入膜下與Fe原子反應形成Fe-Al化合物撐破氧化膜，通過液態(tài)釬料的流動推開氧化膜。隨著潤濕鋪展試驗溫度的提高，液態(tài)釬料與氣體和母材的界面張力均不斷減小，釬料的潤濕
6、能力提高；隨著釬料中Al含量增加，釬料在不銹鋼母材上的潤濕性能下降。對于非反應型的Zn-Al釬料/鋁合金體系潤濕鋪展過程，母材表面粗糙度因子越大，釬料的鋪展面積越大，潤濕鋪展效果越好。對于反應型的Zn-Al釬料/不銹鋼體系潤濕鋪展過程，由于固液界面發(fā)生強烈的反應生成金屬間化合物，母材表面的細槽被液態(tài)釬料溶解而失去作用，從而降低了表面粗糙度對釬料潤濕鋪展性能的影響。Zn-Al釬料在不銹鋼表面的潤濕鋪展過程可以分為3個階段：初始階段、快速鋪展階段、穩(wěn)定平衡階段。第二階段驅動力主要由液態(tài)釬料與母材界面的化學反
7、應控制，化學反應越劇烈，釬料在這一階段的鋪展速度越快。釬料在快速潤濕鋪展階段的動力學過程可以用Washburn模型來表示，潤濕鋪展等效半徑與時間之間的關系：rn~t，n=~0.4。研究了Zn-Al釬料中主體元素Al的含量（Zn-2Al、Zn-5Al、Zn-15Al、Zn-22Al、Zn-25Al共五種釬料）對鋁/鋼釬焊接頭性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，使用Zn-15Al釬料的鋁合金/不銹鋼釬焊接頭可獲得最大的抗剪切強度131MPa。釬焊接頭的中性鹽霧試驗結果表明，釬料中Al元素含量的增加可以增強釬縫的耐腐蝕性能
8、，提高釬焊接頭強度保持水平。當釬料中Al元素含量較低時（Zn-2Al釬料），不銹鋼側界面由富鋅相層和θ-Fe4Al13相組成；隨著釬料中Al元素含量的增加，富鋅相層消失，界面化合物層由θ-Fe4Al13相組成，其厚度隨著釬料中Al含量的增加而增I鋁合金/不銹鋼異種金屬釬焊材料及釬焊接頭性能研究大。釬焊接頭在釬料與不銹鋼的界面區(qū)域出現(xiàn)明顯的應力集中現(xiàn)象，接頭斷口為典型的脆性斷裂，斷裂位置主要發(fā)生在不銹鋼與釬縫的金屬間化合物層界面。研究了微量Z
