1 苏州大学沙钢钢铁学院，江苏 苏州 215021
2 江苏省新能源汽车用金属结构材料绿色制备与资源再生工程研究中心，江苏 苏州 215021
3 东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室，辽宁 沈阳 110819
4 无锡锐科光纤激光技术有限责任公司，江苏 无锡 214000
发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路，是应对气候变化、推动绿色发展的战略举措。近年来，作为新能源汽车制造的重要结构材料，车用铝合金性能的不断提升给后续的焊接加工带来了全新的挑战。与传统弧焊热源相比，激光-电弧复合热源具有诸多优势，为抑制铝合金焊接缺陷并提升焊接接头系数提供了新途径。较为全面地总结了近年来国内外学者在铝合金焊接缺陷（如软化、气孔）等形成及调控方面的研究进展，分析了现有研究工作中存在的问题并给出了激光-电弧复合焊接铝合金未来的研究方向，旨在为后续研究及应用提供参考。
激光技术 激光-电弧复合焊接 铝合金 软化 气孔 力学性能
1 西南林业大学机械与交通学院，云南 昆明 650224
2 苏州大学沙钢钢铁学院，江苏 苏州 215021
3 苏州大学高性能金属结构材料研究院，江苏 苏州 215021
4 无锡锐科光纤激光技术有限责任公司，江苏 无锡 214174
采用激光-CMT复合焊接工艺（CMT，冷金属过渡）对2 mm厚400 MPa级Al-Mg-Si-Cu合金进行焊接，研究了激光功率对焊接接头宏观形貌及组织性能的影响。研究表明：激光功率达到3.6 kW时可获得全熔透焊接接头，随着激光功率的增加，熔宽不断增加而焊缝余高有所降低。熔宽增加和余高降低使得焊缝稀释率增加，焊缝中硅元素含量降低。随着激光功率的增加，焊缝中烧损的镁元素增加，镁元素含量亦有所降低。焊缝中镁和硅元素含量的降低导致固溶强化效果减弱。随着激光功率的增加，全熔透焊缝的硬度逐渐降低。密集气孔的存在进一步恶化了焊缝性能，导致拉伸过程中焊缝处的断裂。焊接接头抗拉强度亦呈不断降低的趋势，在激光功率为3.6 kW时，焊接接头的平均硬度和抗拉强度分别达到基材的65%（85 HV）和64%（271 MPa）。
1 苏州大学沙钢钢铁学院, 江苏 苏州 215021
2 苏州大学高性能金属结构材料研究院, 江苏 苏州 215021
针对铝合金激光-CMT(cold metal transfer )复合焊焊缝性能不足的难点,采用两种不同Si含量焊丝(Al-Si5和Al-Si10焊丝)对铝合金进行激光-CMT复合焊,研究焊丝中Si含量对焊接接头焊缝组织、晶粒尺寸及力学性能的影响规律。研究结果表明,高Si焊缝因焊丝中Si含量升高,焊缝中固溶元素Si含量升高,约是低Si焊缝的1.7倍,为0.60%。虽然高Si焊缝的导热率有所降低,焊缝凝固速度降低导致焊缝晶粒(尺寸约为104 μm)明显粗化,但经强度模型计算可知,焊缝中固溶元素Si含量升高所带来的固溶强化作用远高于晶粒粗化所带来的负面影响。因此,高Si焊缝平均硬度高达(69.7±2.0)HV,焊缝强度明显提高,相比于低Si焊缝,屈服强度和抗拉强度分别提高了8.6%和14.1%,分别达到了150 MPa和235 MPa。
激光技术 铝合金 Si元素 激光-CMT复合焊接 力学性能 中国激光
2021, 48(22): 2202003
