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铝合金及镁合金是目前可应用的比较轻的结构材料,被广泛应用于航空、航天及船舶等行业;钢是目前应用最广泛的材料之一。这就必然要面临着它们之间的连接问题,将铝合金/镁合金与钢进行连接在工程应用方面非常重要。近年来,熔钎焊方法以其便捷、高效的焊接特性成为铝合金/钢、镁合金/钢异种金属焊接的研究热点,但在焊接过程中面临很多的难点。本课题为了更好的解决铝合金/钢、镁合金/钢异种金属的焊接问题,通过选择合适的焊接材料,在焊接过程中引入交变纵向磁场来改善焊接材料在母材表面的润湿性和接头的微观组织,实现铝合金/钢、镁合金/钢异种金属的可靠连接。本文的主要工作和内容如下: 采用4047Al-Si铝硅共晶钎料对异种金属3003铝合金/Q235低碳钢进行磁控-TIG熔钎焊焊接,研究结果表明:外加磁场改善了钎料在母材Q235低碳钢表面的润湿性,实现铝合金/钢的紧密结合,在焊缝中难以形成Fe2Al5相和FeAl3相等脆性金属间化合物。 对AZ91镁合金/Q235低碳钢异种金属TIG熔钎焊进行了研究。通过对比发现,采用AZ92镁合金钎料作为填充材料时,得到成形美观的焊接接头,实现了AZ91镁合金/Q235低碳钢的致密连接。外加磁场改善了钎料在母材Q235低碳钢表面的润湿性,焊缝中的第二相粒子数量增多,第二相粒子的形态从大块状或网状变成了细小的树枝状或点状,且分布均匀。镁合金与焊缝金属结合紧密,焊缝-钢界面的钎缝处生成了Fe3Al、Fe2Al5及Fe4Al13等金属间化合物以及Al2O3、ZnO、Fe2O3以及MgO等多种金属氧化物。无磁场的情况下,拉伸试样断裂在焊缝-钢界面的钎缝处,接头的拉伸强度为80.6MPa;引入纵向磁场后,拉伸试样断裂在焊缝-镁合金界面的熔合区附近,在最佳磁场参数下,拉伸强度为152.6MPa,热影响区以脆性断裂为主,焊缝中为韧性断裂,断口形貌中出现了大量的韧窝。 采用AZ92镁合金钎料对AZ31镁合金/ZK61镁合金与35CrMnSi低合金高强钢进行了TIG熔钎焊焊接。研究表明:AZ31镁合金/35CrMnSi低合金高强钢的搭接接头:在无磁场的情况下,接头的拉伸强度为79.4MPa,试样断裂在焊缝-钢界面的钎缝处;在有磁场的情况下,接头的拉伸强度为122.4MPa,拉伸试样断裂在焊缝-镁合金界面处的熔合区。ZK61镁合金/35CrMnSi低合金高强钢搭接和对接过程中,在电磁力的驱动的作用下,钎料在母材钢表面的润湿性得到改善,对其进行拉伸试验:搭接接头的拉伸强度为154.8MPa,在焊缝-镁合金界面处的熔合区断裂;对接接头的拉伸强度为96.2MPa,接头断裂在焊缝-钢界面的钎缝处,裂纹起源于靠近焊缝-钢界面的焊缝中的微裂纹处。