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铝合金与不锈钢的焊接结构具有质轻、高强、耐腐蚀等方面的综合优势,在航空航天、交通运输、国防等部门有着越来越重要的应用。然而两者之间固溶度低,热物理性能差异大,且极易反应生成脆性的金属间化合物,这已成为焊接领域的难点问题。近年来,电弧熔-钎焊方法以其便捷、高效化的焊接性成为铝/钢异种材料连接中的热门研究方向。促进液态钎料在钢表面的润湿铺展,并且控制界面脆性金属间化合物的生长,是获得优质铝/钢接头的关键问题。本课题在前期预涂层开发和工艺实验的基础上,研究了合金元素对界面层结构和力学性能的影响,分析了其控制界面化合物层生长的作用机理,提高铝/钢异种金属连接接头的综合性能。结合焊接温度场进行界面层生长行为的研究,揭示了TIG熔-钎焊界面层的生长机制。首先研究了不同含量Cu元素对界面结构的影响,揭示了其控制界面层生长的作用机理,并且深入分析了Cu元素含量为6wt%时接头的微观结构特征和力学性能。在采用Al-Cu6钎料时,界面层呈须状生长,厚度在2-5μm之间,由θ-Al13(Fe,Cu)4相组成,界面层具有较高的抗裂性,接头的抗拉强度在150-170MPa之间。Cu元素是通过置换固溶于θ-Al13(Fe,Cu)4相中抑制其择优取向来控制化合物层生长的,Cu含量在6wt%左右时,接头具有最佳的力学性能。在Al-Cu6钎料中分别添加了La、Zr、Ag三种微量元素,分析了三种微量元素对接头组织和力学性能的影响。分析发现La元素的加入对界面层组织的影响很小;Zr元素对界面层和焊缝都有明显的细化作用;Ag元素的加入使接头在焊缝中出现了微小的裂纹。结果显示: Al-Cu-La钎料下力学性能与Al-Cu6相当,Al-Cu-Zr钎料下接头的力学性能提高,Al-Cu-Ag钎料下接头的力学性能下降。最后运用MARC有限元软件实现了对异种材料TIG熔-钎焊界面温度场的数值模拟,在此基础上进一步对界面层的生长机制进行研究。温度场模拟结果显示,固-液界面温度分布不均匀,坡口顶部位置与底部位置温度相差近300℃,加热时间差2.5s,界面峰值温度在700-1200℃之间,加热时间不超过10s。结合不同热输入条件下的界面结构,发现界面峰值温度在1000℃左右时,界面层厚度均匀,接头力学性能较好。