国内外铝合金与钢焊接的研究现状

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近年来，国内外许多研究人员对铝/钢异种材料的焊接进行了较为深入且详尽的研究，研究涉及的焊接方法几乎囊括了整个焊接领域，依据材料的焊接状态，可将其分为压焊、钎焊、熔-钎焊等几大类。87006

1 铝/钢压焊

1。1 摩擦焊

依靠母材不熔化、加热范围小、不易生成氧化物等优点的摩擦焊，在铝/钢焊接加工领域中占有一席之地。摩擦焊的焊接温度低于母材熔点，不容易产生金属间化合物，即便是生成少量也会因为压力的作用而被挤出焊缝，于是乎解决了铝/钢焊接易生成金属间化合物的大难题[17]。

日本冈山科技大学的Yokoyama[18]采用摩擦焊的焊接方法对6061铝合金和SUS304不锈钢异种金属进行了焊接试验，着重研究了加载速率对焊接接头抗拉强度的影响，试验结果表明焊接接头的抗拉强度随着加载速率的增加而增加，主要由Fe2Al5组成了结合区。论文网

西北工业大学的傅莉[19]等采用三元摩擦焊接法，对HR-2抗氢不锈钢和LF6防锈铝接头从焊接性及组织力学性能角度进行了分析研究。试验显示这种焊接方法有效减少了金属间化合物的生成，抗拉强度达到甚至超过了母材。张田仓[20]等人对纯铝L4和不锈钢0Cr18Ni9Ti进行了焊接研究。拉伸试样均断裂在纯铝一侧，强度为84。4~96。9MPa。

摩擦焊是一种固相连接方法，其不易生成脆性的金属化合物，接头性能较高，但由于摩擦焊自身的局限性，通常适合于圆柱形或者管状接头的焊接，对工件的形状有较大的限制，因此大大限制了摩擦焊的应用范围。

1。2 搅拌摩擦焊

搅拌摩擦焊是现在焊接领域经常使用的一种固相焊接方法，该方法较传统摩擦焊应用了第三个非消耗的摩擦搅拌工具，通过摩擦工具与两个焊接件连接界面摩擦形成焊接热源，这种产热方式可将摩擦焊可加工的工件类型范围进行了拓展，除了传统的对接，搭接、T形接头、角接等接头形式都可以用搅拌摩擦焊的方式来进行焊接加工[20-22]。

德国的Huseyin等[23]使用搅拌摩擦焊技术完成了A16013-T4铝合金与X5CrNil8-10不锈钢的焊接。钢侧的元素没有向铝侧发生明显的扩散，但是铝侧元素的扩散较为明显。得到接头的抗拉强度为铝基材的70 %。

搅拌摩擦焊可以细化晶粒，并且焊后残余应力小、变形小，焊接接头力学性能良好，但是这种焊接方法也有其自身的局限性，如工件装配要求高，焊后留有匙孔等。

1。3 爆炸焊

爆炸焊是利用炸药爆炸产生的高压高温高速冲击波使焊件迅速碰撞，实现材料间有效连接的一种压焊方法。国内外已将爆炸焊应用于铝/钢的连接中[24-26]。

上海交通大学的朱锡[27]等人采用爆炸焊接技术，对LF5、LF21、LF11等铝合金与917低磁钢板成功进行了复合连接，得到的复合板得连接良好，力学强度满足使用要求。李荣锋[28]等进行了铝/钢异种金属爆炸复合焊接试验，得到了呈不规则波浪状，界面结合良好的金属复合板，但由于生成金属间化合物，接头强度较低，约为60MPa。文献指出，选取恰当的焊接参数能减少金属间化合物的生成，并表明当金属间化合物沿焊接界面不连续分布时，接头性能更佳。

采用爆炸焊可以得到界面结合优良，力学性能较高的焊接接头，该方法适用于大表面积的铝/钢板材的复合连接。但是，爆炸焊工艺控制起来难度较大，焊接过程限制较多，提高了焊接难度。

2 铝/钢钎焊

铝及含镁铝合金与钢的钎焊可以大致分为真空钎焊、直接钎焊、接触反应钎焊等。铝及其合金与钢的焊接界面处会产生脆性的金属间化合物，然而采用钎焊的焊接方法便可以有效的防止界面区域脆性金属间化合物的生成。由于钎焊焊接工艺参数可以很好地控制，因此通过控制焊接中的工艺参数来对金属间化合物的种类和厚度进行控制，还可以通过控制钎料的成分来控制界面的反应过程，从而获得力学性能良好的焊接接头[29-31]