基于高熵合金中间层的Q235钢/6061铝合金电阻点焊接头的组织与性能

钢和铝形成的复合结构,可以使铝的低密度、高导热性、良好的耐腐蚀性能与钢的高强度、高韧性、低成本性结合起来,既能充分发挥两种材料的性能优势,又具有良好的经济效益.由于钢和铝的物理和化学性能差异较大、接头中易产生脆性金属间化合物而难以实现可靠的连接.将Fe_(0.2)CoCrMnNiAl_(0.2)高熵合金作为中间层进行了Q235钢/6061铝合金异种金属的电阻点焊研究,利用高熵合金的超级固溶性改善钢/铝异种金属的焊接质量.结果表明,采用Fe_(0.2)CoCrMnNiAl_(0.2)高熵合金作为中间层时,接头截面中钢侧和铝侧均有半椭圆形状的熔核,熔核成形美观,无明显的宏观裂纹和气孔等焊接缺陷,熔核内部组织均由面心立方的固溶体相组成,接头的平均最大拉剪力达到1913 N,比钢/铝直接电阻点焊接头提高了130%,断裂发生在铝合金侧熔核处,铝合金熔核在拉剪力的作用下被撕脱并留在高熵合金表面,呈现出“纽扣状”破坏特征.创新点:利用高熵合金的超级固溶特性,将高熵合金作为中间层应用到钢-铝异种金属的电阻点焊中,设计出了能够可靠连接钢-铝异种金属的高熵合金中间层材料,制备出了成形美观、无焊接缺陷的高质量钢/铝电阻点焊接头.

基于高熵合金中间层的铜/钢TIG焊接头组织与性能

铜/钢复合结构不仅能够满足不同环境对材料性能的要求,还可减少铜材的消耗,将大大降低构件的成本;但铜与钢之间物化性能差异较大,其中极差的相溶性会导致焊后出现液相分离或缺陷。基于焊缝金属固溶-高熵化思路,设计Fe_(5)Co_(30)Cr_(30)Ni_(30)Cu_(5)高熵合金作为中间层,对T2紫铜和Q235钢进行TIG焊接,并对中间层及接头的组织与性能进行分析。结果表明:Fe_(5)Co_(30)Cr_(30)Ni_(30)Cu_(5)高熵合金为单相FCC固溶体结构,具有良好的强度和塑韧性;采用该中间层材料,利用TIG焊方法可实现T2紫铜和Q235钢的可靠连接,焊缝成形良好且无气孔、裂纹等缺陷;焊缝区组织为单相FCC固溶体结构,具有显著的高熵化特征;焊接接头平均抗拉强度为225 MPa,达到铜母材强度的91%,平均断后延伸率达到44%;接头断裂发生在紫铜侧热影响区,且断口表面呈现有大量的韧窝结构,具有显著的韧性断裂特征。