焊接在現(xiàn)代的工業(yè)生產(chǎn)中，已成為一種重要的金屬加工工藝方法，廣泛地應(yīng)用于造船、航空、航天、汽車工業(yè)及機(jī)械制造等許多現(xiàn)代工業(yè)部門, 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，異種金屬的焊接技術(shù)發(fā)展越來(lái)越快，并且質(zhì)量要求也越來(lái)越高。為適應(yīng)焊接技術(shù)發(fā)展的需要，研究異種金屬的焊接工藝技術(shù)已成為焊接領(lǐng)域的一種發(fā)展趨勢(shì)。

1 異種金屬的焊接研究現(xiàn)狀

1.1 鋁鋼異種金屬焊接研究現(xiàn)狀

近年來(lái)，環(huán)保問(wèn)題越來(lái)越受到重視，汽車工業(yè)為了節(jié)約燃料、保護(hù)環(huán)境、不斷努力減輕汽車重量，因此對(duì)汽車用材料提出了更高的要求。增加鋁材的使用量是其中的重要措施之一, 所以在汽車工業(yè)生產(chǎn)中，采用“鋼+鋁”雙金屬焊接結(jié)構(gòu)成為汽車輕量化的首選方案，這必然涉及到鋁和鋼兩種材料之間的連接。

目前，應(yīng)用于鋁和鋼連接的焊接方法主要有：壓焊（滾焊與爆炸焊、摩擦焊、攪拌摩擦焊）、釬焊、熔焊、擴(kuò)散焊、電弧焊、焊和磁脈沖焊等。

鋁鋼之間的焊接，一直是焊接領(lǐng)域的難點(diǎn)和熱點(diǎn)問(wèn)題，其中脆性金屬間化合物的生成是影響接頭性能的主要因素。壓力焊和釬焊由于基體可以在焊接過(guò)程中保持固態(tài)，同時(shí)焊接熱輸入容易控制，因此接頭的性能一般不受限于金屬間化合物的厚度，比較適于鋁鋼之間的焊接，但是這種焊接方法效率較低，對(duì)工件的尺寸和形狀有特殊的要求，不適于大批量生產(chǎn)。而熔焊方法比較靈活，效率較高，但是金屬間化合物又成為不可避免的附加產(chǎn)物。雖然采用熔釬結(jié)合的方法已經(jīng)獲得了很好的效果，但是對(duì)于金屬間化合物的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)以及如何促進(jìn)鋁合金熔體潤(rùn)濕鋼板表面等方面還沒有系統(tǒng)研究，因此，解決上述問(wèn)題對(duì)于促進(jìn)高效的焊接方法在鋁鋼焊接中的應(yīng)用具有重要的意義。

1.2 銅鋼異種金屬焊接研究現(xiàn)狀

隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，新材料、新工藝、新設(shè)備不斷涌現(xiàn)，對(duì)零部件的性能提出了更高的要求。采用鋼和銅復(fù)合零部件, 因在性能與經(jīng)濟(jì)上優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

世界各國(guó)的研究者對(duì)銅和鋼的焊接進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和理論分析，目前常用的焊接方法有熔焊、壓焊、釬焊和熔焊-釬焊等。

每種方法都具有各自的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍。其中冷金屬過(guò)渡焊接是一種比較新的焊接方法，應(yīng)用前景廣闊。在銅-鋼焊接接頭結(jié)合機(jī)理方面的研究, 多集中于對(duì)青銅和鋼焊接后的接頭組織方面，對(duì)于紫銅與鋼的焊接還需要進(jìn)行進(jìn)一步探討。

1.3 鈦鋼異種金屬焊接研究現(xiàn)狀

用熔焊焊接鋼與鈦及鈦合金，焊縫產(chǎn)生TiFe、TiFe2及TiC脆性化合物, 焊后容易產(chǎn)生裂紋，因此一般不采用熔焊方法（指電弧焊、埋弧自動(dòng)焊及CO2氣體保護(hù)焊）。在焊接生產(chǎn)中, 多采用真空擴(kuò)散焊、真空電子束焊、釬焊及氬弧焊等方法可獲得優(yōu)良的鋼與鈦及鈦合金的焊接接頭。

鈦合金與高強(qiáng)鋼是廣泛地用于航空航天、空間技術(shù)、核能、船舶等武器裝備領(lǐng)域的重要材料，鈦合金與不銹鋼的連接可以采用真空釬焊、擴(kuò)散焊、摩擦焊等方法，能夠獲得性能良好的接頭。航空某部件中存在 TC4鈦合金與42CrMo鋼之間的連接，采用擴(kuò)散焊和釬焊的方法獲得優(yōu)質(zhì)的接頭。

航天器推進(jìn)系統(tǒng)中的異種金屬導(dǎo)管結(jié)構(gòu)大量采用了鈦合金與不銹鋼，它們之間至今還采用機(jī)械連接加密封膠脂的組合方法進(jìn)行連接，密封程度低、接頭性能差，并且密封物質(zhì)一旦侵入導(dǎo)管結(jié)構(gòu)內(nèi)部，將會(huì)造成嚴(yán)重的后果。采用高頻感應(yīng)釬焊的方法，能夠獲得高密封性能、高力學(xué)性能的釬焊接頭，杜絕了雜質(zhì)侵入導(dǎo)管結(jié)構(gòu)中的可能性，并且能夠大大提高一次連接的成功性和生產(chǎn)效率。

1.4 Mg/Al異種金屬的焊接研究現(xiàn)狀

目前鎂合金的研究和開發(fā)應(yīng)圍繞提高材料的強(qiáng)度、塑性、韌性、抗腐蝕以及抗疲勞等綜合性能來(lái)開展，新型合金的開發(fā)可通過(guò)采用新的合金元素、新的抗腐蝕處理工藝等途徑實(shí)現(xiàn)。除了鎂合金的設(shè)備開發(fā)、合金系研發(fā)、熔煉外，鎂合金研究的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是鎂合金與其他金屬的焊接問(wèn)題。Mg 和Al的表面容易形成氧化膜（MgO、Al2O3），采用一般的焊接工藝難以得到良好的焊接接頭，并在焊縫中極易形成大量的Mg-Al系脆性金屬間化合物。因此，采用先進(jìn)的連接方法對(duì)Mg/Al異種金屬進(jìn)行焊接是目前非鐵金屬材料焊接領(lǐng)域的前沿課題。

Mg/Al異種金屬的焊接研究目前主要集中在焊接方法選擇、焊接參數(shù)、填充材料以及焊接接頭組織性能等幾個(gè)方面。目前采用的焊接方法主要是熔焊和固相焊，例如，鎢極氬弧焊、電子束焊、攪拌摩擦焊、電阻點(diǎn)焊以及擴(kuò)散焊等。

Mg、Al均屬于輕質(zhì)非鐵金屬材料, 被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、電子等高新領(lǐng)域，Mg和Al的焊接問(wèn)題則是其作為實(shí)用工程材料必然涉及的一個(gè)問(wèn)題。目前的研究中接頭結(jié)合區(qū)易形成高硬度的Mg-Al系脆性相，會(huì)嚴(yán)重降低接頭組織的塑性，因此母材及焊接方法的選用將成為今后Mg和Al焊接的重點(diǎn)。進(jìn)一步開展Mg和Al的焊接工藝和基礎(chǔ)理論研究，對(duì)推動(dòng)Mg/Al異種金屬焊接接頭應(yīng)用有重要的意義。

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