【摘 要】
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基于汽车轻量化理念,针对钢与镁较难实现可靠连接问题,本文采用钢上镁下搭接方式对DP780双相钢与AZ31B镁合金进行激光热传导搭焊研究。通过改变焊接工艺参数、引入超声以及添加过渡层等调控方法,借助配有能谱的扫描电子显微镜、电子背散射衍射、透射电子显微镜以及X-射线衍射等分析测试手段,研究焊缝表面形貌和界面显微组织演变规律,探明其对界面硬度分布以及接头剪切拉伸强度的影响,阐明激光热传导搭焊接头界面连
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基于汽车轻量化理念,针对钢与镁较难实现可靠连接问题,本文采用钢上镁下搭接方式对DP780双相钢与AZ31B镁合金进行激光热传导搭焊研究。通过改变焊接工艺参数、引入超声以及添加过渡层等调控方法,借助配有能谱的扫描电子显微镜、电子背散射衍射、透射电子显微镜以及X-射线衍射等分析测试手段,研究焊缝表面形貌和界面显微组织演变规律,探明其对界面硬度分布以及接头剪切拉伸强度的影响,阐明激光热传导搭焊接头界面连接机理。首先,通过优化激光功率（2.7-3.0 k W）和焊接速度（5-7 mm/s）,对DP780镀锌双相钢和AZ31B镁合金进行激光热传导搭焊。当焊接热输入适中时,可以获得成形较好的搭接焊缝;且在界面处产生了连续致密的Mg Zn相、Mg Zn2相和（α-Mg+Mg Zn）共晶组织等;界面附近硬度在50-70 HV之间,变化并不显著;接头拉伸剪切强度主要在140-170 N/mm;当激光功率2.8 k W、焊接速度5 mm/s时,接头强度可达最大值216 N/mm。其次,引入机械超声,对DP780镀锌双相钢与AZ31B镁合金进行超声辅助激光热传导搭焊。超声振动和激光的共同作用可使焊缝产生少量凹坑缺陷;引入超声一方面可以细化界面组织,并使其均匀分布,另一方面又有利于反应层在钢镁界面铺展。激光功率保持2.0 k W不变时,随着超声振幅从10%增加到90%,接头强度可从170 N/mm增加到281 N/mm。当超声振幅为50%,激光功率为2.3k W时,接头强度达到290 N/mm,比未引入超声时搭焊接头的最大强度增加了34.2%。最后,添加Ni箔或同时引入超声,对DP780双相钢（未镀锌）与AZ31B镁合金进行激光搭焊。仅添加Ni箔,在激光功率为2.5 k W或2.7 k W时,可实现接头有效结合;界面中心Ni箔熔断并与镁合金反应生成了Al Ni相、Mg2Ni相、Mg Ni2相以及（α-Mg+Mg2Ni）共晶组织等产物;同时,熔化的Ni箔沿着钢镁界面扩散形成Ni的富集区。该组织特征可使界面反应层显微硬度达到228 HV,接头强度达到188 N/mm。既添加Ni箔又引入超声,激光功率为2.3 k W时,接头便可实现结合但强度并不高。这是因为较低的热输入未能让Ni箔熔断,冶金反应不充分所致。整体上,添加Ni箔或同时引入超声可一定程度上提高激光热传导搭焊接头强度。
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