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铝-钢的焊接结构具有质量轻、强度高、耐腐蚀等方面的优势,在航空航天、交通运输、国防等部门有着越来越重要的应用。本文针对当前铝-钢异种金属焊接难以满足汽车制造业发展需要的现状,提出了铝-钢激光熔钎焊方法。文中较为系统地研究了5A02铝合金和ST04Z镀锌钢的激光熔钎焊工艺,通过对工艺参数的调节解决铝-钢焊接中存在的问题,借助金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X-射线衍射仪等仪器,对不同工艺参数下接头的组织、成分及物相做了分析,通过拉伸试验和显微硬度试验对接头的力学性能进行了评定。首先利用CO2激光器,对5A02铝合金和ST04Z镀锌钢的激光熔钎焊工艺进行研究。通过研究激光功率、光斑直径、焊接速度对焊缝成型的影响规律,发现了铝-钢激光熔钎焊的最佳工艺范围:激光功率为1400W2000W,焊接速度为180240mm/min,光斑直径为1mm3mm,保护气为Ar气,保护气流量为3L/min。另外对焊缝内局部未熔合缺陷、气孔和裂纹产生的原因进行了分析,并提出了解决方法。最后,利用MEF金相显微镜和6700F扫描电子显微镜,研究了激光功率分别为1600W和2000W时焊接接头的显微组织和Fe-Al金属间化合物层的形貌。利用扫描电镜自带能谱(EDS)对铝-钢界面进行线扫描,结果表明使用以上两种功率焊接时,在铝-钢钎焊连接界面上存在Al、Fe元素的扩散,激光功率越大,扩散越明显。利用EDS对界面的Fe-Al金属间化合物以及焊缝内部区域进行成分分析,结果显示:功率为1600W时,金属间化合物层的主要物相是FeAl、Fe3Al和α-Fe固溶体;功率为2000W时,金属间化合物层的主要物相是FeAl3脆性相和α-Fe固溶体。同时研究发现,当激光功率为2000W时,焊缝中出现了大量的FeAl3金属间化合物,并且激光功率越大,其内部的FeAl3等脆性金属间化合物越多,严重威胁接头的力学性能,因此焊接过程中必须严格控制激光焊接的热输入量。对激光功率为1600W和2000W的接头做显微硬度测试,结果表明金属间化合物层的硬度值远远高于其它区域,且硬度值随着激光功率的增大而增大,最大硬度可达870HV。拉伸试验结果显示,激光功率为1600W的接头韧性较好,其接头的平均抗拉强度最高可达204.38MPa,为铝母材抗拉强度的78.61%。