【摘 要】
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随着汽车行业的高速发展,能源消耗、环境污染和交通安全等方面的问题日益严峻,汽车轻量化已成为当今世界汽车技术的发展主题。Q&P钢作为第三代先进高强钢,因其良好的强度和韧性、高能量吸收率和高初始加工硬化率等优势,是实现汽车轻量化的重要材料。然而,较差的焊接性是限制其工业应用的一大重要因素。Q&P钢因合金元素含量较高,在电阻点焊过程中容易形成淬硬板条马氏体组织,界面断裂倾向严重,难以获得符合工业标准的焊
【基金项目】
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国家自然科学基金资助项目（51674080,51404155,U1260204）； 国家重点研发计划项目（2017YFB0304105）；
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随着汽车行业的高速发展,能源消耗、环境污染和交通安全等方面的问题日益严峻,汽车轻量化已成为当今世界汽车技术的发展主题。Q&P钢作为第三代先进高强钢,因其良好的强度和韧性、高能量吸收率和高初始加工硬化率等优势,是实现汽车轻量化的重要材料。然而,较差的焊接性是限制其工业应用的一大重要因素。Q&P钢因合金元素含量较高,在电阻点焊过程中容易形成淬硬板条马氏体组织,界面断裂倾向严重,难以获得符合工业标准的焊接接头。近年来,虽然其他类型先进高强钢焊点的质量控制方法已经得到了充分研究,但关于Q&P钢点焊工艺改进的研究仍未见报导。本文以1.8 mm厚Q&P980钢为研究对象,通过焊接工艺改进实现接头宏观及微观特征的双重调控,提高焊接接头的综合力学性能。首先采用单脉冲点焊工艺,通过对接头的宏观、微观形貌分析及力学试验测试,明确了控制Q&P980钢接头力学性能的关键因素;随后,通过双脉冲点焊试验,研究了二次焊接工艺对焊接接头的影响规律,根据断口形貌、组织特点分析,得到二次脉冲对接头质量的改善机制;最终,提出可实现焊接接头综合力学性能全面提高的多脉冲焊接工艺,并根据接头的受力分析及断裂机制建立了 Q&P980钢焊点的质量评价模型。得到的主要结论如下:（1）单脉冲点焊实验发现,Q&P980钢焊接接头可分为母材区、热影响区、部分熔化区及熔核区四部分。由于合金元素含量较高,接头的微观组织主要为淬硬的板条马氏体,且极易出现缩孔缺陷及液态裂纹。综合实验结果,得到控制接头质量的三个重要因素:熔核尺寸,微观组织和焊接缺陷。确定出Q&P980钢更适宜采用硬规范焊接。（2）通过双脉冲电阻点焊实验得出,二次焊接脉冲可以影响熔核的宏观形态及微观组织。低水平二次脉冲有回火作用,可实现作用区域内的元素均匀化,提升接头的韧性。而高水平二次脉冲可显著扩大熔核尺寸,抑制缩孔缺陷的形成,提升接头强度的同时实现了接头失效模式的改善。得到发生部分界面-熔核拔出失效模式的断裂机制,即裂纹先以准解理断裂机制在部分熔化区扩展,随后转变为熔核内部的韧性断裂。（3）三次脉冲点焊工艺兼具扩展熔核及回火作用,可实现Q&P980钢焊接接头力学性能的全面提升。较之于单脉冲接头,拉剪强度提升近16%,正拉强度提升近130%,塑性比从0.2提升至0.42。根据断裂机制和受力分析,推导出适合Q&P980钢的拉剪质量评价模型,与实验结果符合良好。
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