双相钢/镁合金添加Sn箔激光热传导焊及数值模拟

中国有色金属学报, 2016, 26(7): 1427-1436.

双相钢/镁合金添加Sn箔激光热传导焊及数值模拟

谭哲 ^1, , 刘金水 ^2, , 周惦武 ^3, , 胡林西 ^4, , 卢源志 ^5, , 贾骁 ^6, , 姜德福 ^7,

1.湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙410082;湖南大学材料科学与工程学院,长沙410082

2.湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙410082;湖南大学材料科学与工程学院,长沙410082

3.湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙,410082

4.湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙,410082

5.湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙410082;湖南大学材料科学与工程学院,长沙410082

6.湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙,410082

7.湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙,410082

基金项目: 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室自主课题项目(71075003)Project(2012AA111802) supported by the National High Technology Research and Development Program,China 国家高技术研究发展计划重点项目(2012AA111802) Project(71075003) supported by Hunan University Automobile Body Advanced Design and Manufacture of the State Key Laboratory of the Independent Research,China

关键词：钢/镁异种金属 , Sn箔 , 激光热传导焊 , 数值模拟 , 温度场

Laser heat-conduction welding and numerical simulation of double phase steel/magnesium alloy with Sn foil

Keywords： steel/magnesium dissimilar metal , Sn foil , laser heat-conduction welding , numerical simulation , temperature field

采用光纤激光器作为焊接热源,对1.4 mm厚DP600双相钢和1.8mm厚AZ31镁合金平板试件进行钢上、镁下搭接、钢/镁层间添加Sn箔的激光热传导焊试验,通过试验调整优化焊接工艺参数,获得最佳焊缝成形,采用卧式金相显微镜、带有能谱仪(EDS)的扫描电镜、X射线衍射仪(XRD)等观察添加Sn箔钢/镁接头的显微组织、界面元素分布和相结构组成;利用ANSYS有限元软件,考虑材料物性参数的温度相关性、初始条件、边界条件等因素影响,建立钢/镁异种金属激光焊接非线性三维传导有限元模型,模拟计算钢/镁焊接接头的温度场分布.结果表明:添加Sn箔可实现钢/镁之间的有效连接,焊接模式为激光热传导焊,模拟计算获得熔池形状、尺寸与实际焊缝基本吻合,验证采用高斯体热源模型用于模拟双相钢/镁合金焊接接头温度场的合理性;由于添加Sn箔减缓从上层钢板向下层镁合金的热量传递,起到一定程度的隔热效果,利于熔沸点差异大的钢、镁同时熔化,此外上层钢侧冷却速度降低,延长钢板与Sn箔中Fe、Sn元素的相互扩散时间,导致钢/镁界面中钢侧过渡区域生成FeSn、Fe1.3Sn、Fe3Sn等Fe-Sn相,镁侧过渡区域生成Mg2Sn相.因此,添加Sn箔有助实现双相钢/镁合金异种金属的有效连接.

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