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铝合金/钢复合拼焊板,兼具钢力学性能优良和铝合金密度小、耐蚀性好的优点,是实现“汽车轻量化”的重要技术手段之一。拼焊板成型作为一种先焊后冲压的成型工艺,对接头的成型性能提出了更高的要求,而铝合金/钢接头钎焊界面处形成的脆硬Fe-Al金属间化合物(intermetallic compounds,IMCs),则成为影响铝合金/钢复合结构成型性能、阻碍其工程化应用的主要因素。此外,对铝合金/钢复合结构而言,接头的耐腐蚀性能是表征该结构对环境适应性能及安全性的指标。基于此,本文主要结合铝合金/钢MIG电弧熔-钎焊接头钎焊界面微观组织结构,分别研究了不同焊接热输入条件下接头的成型性能与耐腐蚀性能及其与接头钎焊界面组织间的关系。本文的研究将为实现铝合金/钢MIG电弧熔-钎焊接拼焊板的工程化应用提供基础数据和理论支撑。1 mm厚5052铝合金/2 mm厚SGCC热镀锌钢板搭接MIG电弧熔-钎焊接工艺试验结果表明,焊接热输入在592-1141 J/cm范围内,焊缝成形良好,机械抗力与铝合金熔焊接头相当。接头钎焊界面IMCs层主要由Fe2Al5、FeAl3及Fe-Al-Si三元金属间化合物和Fe2Al5Zn0.4构成,且随焊接热输入的提高,IMCs层厚度随之增大,钎焊界面钢侧表面起伏愈加剧烈,甚至形成孔洞缺陷。以弯曲试样弯曲角作为指标评估接头弯曲性能,利用三点纵向正弯试验评定铝合金/钢MIG电弧熔-钎焊接头的成型性能。结果表明,接头弯曲性能与焊接热输入大小呈负相关关系,在试验范围内最大弯曲角达108°,且当试样弯曲至180°时,表现出三种不同的断裂方式并对应三种不同的钎焊界面裂纹扩展路径:其一表现为弯曲试样表面几乎没有裂纹,对应钎焊界面裂纹起始于钢侧表面突起尖端,继而垂直贯穿IMCs层;其二表现为弯曲试样裂纹贯穿整个焊缝区域至热影响区,对应钎焊界面裂纹起始于中心区域Fe2A15/FeAl3界面向两侧扩展,且存在微裂纹垂直贯穿FeA13层;其三表现为弯曲试样裂纹同样贯穿整个焊缝区域,且扩散至铝合金母材区域,对应钎焊界面裂纹起始于中心区域IMCs/钢基体界面,在过渡区域扩展至Fe2Al5内部,并进一步扩展至Fe2Al5/FeA13界面。随着焊接热输入增大,IMCs层厚度增加、孔洞缺陷形成以及钎焊界面过渡区域Fe2Al5Zn0.4含量减少,是导致接头钎焊界面裂纹扩展路径改变、进而影响接头弯曲性能的重要因素。为进一步准确表征铝合金/钢MIG电弧熔-钎焊接头成型性能,通过正面杯突试验测定了胀形拉深性能,并通过杯突试验系统对弯曲性能较优的接头(592-652 J/cm)的杯突值、表面起始裂纹出现位置和表面应变分布进行了研究分析。结果表明,当热输入为592 J/cm时,接头杯突值达25.5 mm,起始裂纹位置为铝侧热影响区,其胀形拉深性能与铝合金母材相当,成型性能较优。随热输入增大,界面IMCs层厚度增加导致焊缝性能恶化,使得起始裂纹位置向焊缝处转移、杯突值降低,接头胀形拉深性能明显下降。采用稳态极化试验和全浸腐蚀试验对不同焊接热输入条件下铝合金/钢MIG电弧熔-钎焊接头耐腐蚀性能进行了测试分析。结果表明,随焊接热输入的增大,接头发生腐蚀的倾向程度相当,但耐腐蚀性能逐渐下降;当热输入为652 J/cm时,在IMCs层铝合金焊缝侧形成腐蚀沟槽。分析认为,接头钎焊界面IMCs与钢基体、焊缝金属之间形成的强烈电偶腐蚀,导致IMCs邻近焊缝金属的加速溶解,是腐蚀沟槽形成的主要成因。此外,随着IMCs层厚度的增加、Fe-Al-Si三元金属间化合物的形成,使IMCs对邻近焊缝金属的加速腐蚀作用更为显著。