采用光纤激光对钢/铝异种金属进行激光搭接焊,研究稀土添加层对接头界面过渡区微观组织、元素分布、析出相以及力学性能的影响。结果表明：在激光功率2.0 kW,焊接速度3 m/min,离焦量+2 mm工艺参数下,可以获得宏/微观成形良好的焊接接头。研究还发现,添加层中稀土Y可以有效调控钢/铝界面的冶金反应,促使界面形成Fe23Y6、Al3Y等多种韧性金属化合物。界面层韧性相的析出,一定程度上抑制了钢/铝界面脆性相的生成,有效地改善了接头的力学性能。

汽车制造时将钢/铝合金结合起来使用, 能够实现车身强度不降低的前提下, 极大地减轻车身的质量, 以实现节能减排的目的。选取100 mm×50 mm×1.5 mm的DC01冷轧钢板和相同尺寸的6010铝合金进行光纤激光搭接焊接试验。试验发现, 当激光功率P=1 900 W, 焊接速度v=45 mm/s, 离焦量f=-3 mm时获得的焊接接头剪切强度达到最大值100.21 MPa。随后在搭接面添加0.2 mm的Cu中间层后, 实验结果表明, 添加Cu中间层后接头强度提升到144.91 MPa, 焊缝中心硬度显著提高。金相显微镜观察表明, 添加Cu中间层可以增大焊缝深宽比, 同时细化晶粒。XRD结果表明, 添加中间层后有新物相生成, 主要为Al-Cu系化合物。EDS线扫描结果发现, 添加中间层后金属间化合物层由40 μm降低至20 μm。

随着汽车轻量化越来越得到重视,钢铝合金异种金属焊接结构成为研究的重点。采用YAG连续(CW)和脉冲(PW)两种激光设备,对连续脉冲双激光束复合热源焊接工艺进行了研究,并借助扫描电镜(SEM)、电子探针微区分析(EPMA)、显微硬度计、拉伸实验机等设备对焊缝进行了分析与测试。实验结果表明,连续激光匹配适当的脉冲激光进行双激光焊接,可以有效地减少或避免气孔的产生,同时可以使用低功率的连续激光实现较深的焊接,扩大低功率激光设备使用范围。 双激光束焊接过程中,由于脉冲激光的作用,焊缝中的Fe穿入Al中,在焊缝底部Fe-Al交界处形成了钩状的不规则结构,这种结构的产生可以增强Fe,Al两种材料的连接强度。在焊缝底部Fe-Al交界处形成了高硬度、高脆性的Fe-Al金属间化合物。钢铝合金双激光搭接焊焊缝剪切强度为128 MPa,剪切断裂断口呈现为准解理型断裂形貌。