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1、鋁合金與不銹鋼電阻點焊接頭組織與性能邱然鋒杜宜樂李臣陽石紅信張柯柯（河南科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，洛陽471003)摘要：采用熱補償工藝墊片電阻點焊法對鋁合金A5052與不銹鋼SUS304異種材料進行了焊接。探討了焊接參數(shù)對接頭的抗剪與抗拉性能的影響，并通過電子顯微鏡對接合界面區(qū)進行了觀察、分析了界面反應(yīng)物形貌及分布等微觀特性。研究結(jié)果顯示：一鋸齒狀反應(yīng)層在接合界面生成，其厚度隨焊接電流以及界面上位置的變化而變化，界面反應(yīng)層對接頭抗剪強度無影響，但能減弱接頭抗拉強度。關(guān)鍵詞：電阻點焊鋁合金鋼界面組織強度0前言分比），SUS304不銹
2、鋼的成分為Fe–18Cr–8Ni–1.25Mn–0.85Si–0.06C–0.04P–0.02S。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進步,新材如圖1所示，制作兩種試樣分別用于抗剪和抗拉試料、新工藝應(yīng)用日益廣泛，對零部件綜合性能的要驗。焊接時，為克服熔核偏移，在鋁合金板上附加求也越來越高。單一金屬結(jié)構(gòu)通常很難滿足工業(yè)生一材質(zhì)為低碳鋼（厚1.0mm）的熱補償工藝墊片。產(chǎn)的需求，或者即使某種金屬比較理想，也往往由關(guān)于熱補償工藝墊片電阻點焊的詳細報道見文獻[8]于十分稀缺，而不能在工程中普遍應(yīng)用，因此異種。焊前，被焊材料和所用熱補償工藝墊片表面用
3、[1]材料連接的復(fù)合結(jié)構(gòu)是結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展趨勢。而無水乙醇洗凈后烘干。焊接工藝條件如表1所示。鋼與鋁合金作為最常見的兩種結(jié)構(gòu)材料，它們之間的連接將是不可欠缺的。然而，由于鋁合金和鋼的熔點等物理性能差異很大，且兩者之間的的固溶度較低、容易在界面生[2-4]成脆性的金屬間化合物，所以這兩材料之間的連接還存在一些問題。為此，國內(nèi)外諸多學(xué)者分別采[5][6][7]用了摩擦焊、擴散焊以及攪拌摩擦焊等固態(tài)連接方法對鋁合金與鋼異種材料進行了焊接，并對接頭組織、性能進行了深入的研究，也獲得較好的成果?？墒?，由于受這些固態(tài)連接方法本身特點所限，如摩擦焊只
4、能對接棒狀材料、擴散焊較適用于小型零部件連接、而攪拌摩擦焊則適于焊接板材的長直對接焊縫，這些固態(tài)連接方法在實際生產(chǎn)中應(yīng)用實例至今仍很少。電阻點焊因具有生產(chǎn)效率高、操作簡便、不需填充材、易于實現(xiàn)自動化等優(yōu)點，是薄板結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)的主要焊接方法。然而，關(guān)于鋁合金與不銹鋼異種材料電阻點焊的報道，迄今仍很鮮見。對此，本研究采用熱補償工藝墊片電阻點焊法焊接鋁合金與不銹鋼，利用電子顯微鏡觀察分析接合界面反應(yīng)物形貌與分布。在對其接頭性能分析的基礎(chǔ)上，探圖1焊接試樣形狀；（a）抗剪試驗用；（b）抗拉試驗用討界面反應(yīng)物對接頭性能的影響。表1試驗所采用的焊接
5、條件Cu-Cr合金材質(zhì)電極1實驗材料與方法電極頭直徑：6mm焊接電流I/kA6-12試驗材料為1.0mm厚的A5052鋁合金和焊接時間t/s0.2SUS304不銹鋼，其中A5052鋁合金的化學(xué)成分為電極壓力F/N1715Al–2.2Mg–0.27Fe–0.19Cr–0.09Si–0.049Mn（質(zhì)量百?5焊后，在室溫條件下以1.7×10m/s的速度對接頭進行拉伸試驗。對部分接頭進行斷面觀察試圖4顯示了7kA焊接電流下獲得的接頭界面反驗。垂直于接合界面沿焊點直徑橫切焊接接頭，研應(yīng)層厚度在界面上的分布。反應(yīng)層厚度測量方法如磨、拋光其斷面。
6、用掃描電子顯微鏡(SEM,JEOL下：沿界面每隔100μm取一個30×30μm的視野，JSM-6300)沿接合面觀察界面區(qū)微觀形貌。在每一視野上測量5點取其平均值作為該視野的反為了對比，本研究也對鋁合金A5052的同種材應(yīng)層厚度。如圖所示，反應(yīng)層厚度在焊點中心處最料接頭進行了性能試驗。這種情況的焊接是將兩鋁大，隨距焊點中心距離增加而逐漸減小，直至焊點合金板夾于兩枚工藝墊片之間進行的。外周沿處呈非連續(xù)分布。反應(yīng)層厚度在界面呈這樣分布被認為與焊接過程中的溫度場有關(guān)。眾所周2實驗結(jié)果與分析知，反應(yīng)層厚度X是反應(yīng)時間t和溫度T的函數(shù).0.52
7、.1界面組織即，X=(2Kt)，而K=K0exp(?Q/RT)(這里：K成圖2顯示了在10kA焊接電流條件下焊接的接長系數(shù)，K0是系數(shù)，R氣體常數(shù)，Q反應(yīng)層成長活[9]頭的光學(xué)顯微鏡像。用掃描電鏡沿接合界面化能)。點焊時，由于被焊材料的傳導(dǎo)散熱作用，A5052/SUS304進行了觀察，圖3顯示了界面區(qū)SEM在焊接區(qū)外圍的溫度低于焊接中心區(qū)，且其處高溫[10]像，其中圖3（a）、（b）和（c）分別取自圖2中（A）、反應(yīng)時間也比中心區(qū)域短。因此，反應(yīng)層厚度（B）和（C）處。從圖可以看出，在焊點外緣處觀呈中心高周圍低如圖4所示的分布。察到又
8、零星分布的不連續(xù)反應(yīng)物（圖3a）,隨著向焊點中央的靠近，界面反應(yīng)物逐漸呈層狀，其厚度也逐漸變厚。反應(yīng)層在界面呈“鋸齒狀”。也就是說，在鋁合金側(cè)有針狀反應(yīng)物向鋁合金內(nèi)生長，而反應(yīng)層/不銹鋼界面則較為平坦。經(jīng)檢測、分析得知界
