合金元素改善铝/钢异种金属接头性能的研究

铝/钢异种金属结构能够充分发挥不同材料的各自优点，具有轻质、高强及良好的导热导电性能，以及良好的经济效益，在航空航天、船舶、汽车制造等领域受到了广泛的关注，显示出了良好的应用前景。铝/钢异种金属焊接的主要问题是两者之间的固溶度很低、热物理性能差异大，两者之间极易反应生成脆性的金属间化合物，金属化合物生长速度很快，控制不当将布满整个接头；同时金属间化合物表现出强烈的应力集中倾向，会导致接头迅速脆性断裂，严重恶化接头的力学性能，这已成为焊接领域的研究热点和难点问题。

近年来，许多学者对铝与钢的连接进行了深入的研究，几乎涉及到焊接领域的各种方法，包括钎焊、压焊和熔焊等，但是无论采用哪种焊接方法，焊接材料对获得优质接头都起到了至关重要的作用，所以，研制出能够适用于铝/钢异种金属焊接的专用焊接材料是一项十分重要的工作。

本文详细阐述了添加合金元素的基本原则，归纳了针对不同的焊接方法，分析了合金元素改善铝/钢接头性能的作用，并对其发展前景作了展望。

添加合金元素的基本原则

铝/钢异种金属焊接过程中，焊接材料起着至关重要的作用。通常，铝材、钢材、焊接材料的金相组织均不属于同一种类型，焊接接头中容易产生严重的金相组织、化学成分和力学性能的不均匀性以及出现过大的焊接残余应力，同时液态铝基焊料与钢反应还会生成脆性的金属间化合物，严重恶化铝/钢接头的性能，这就要求在铝基焊料中添加特殊的合金元素以改善其性能。特殊合金元素的选用和添加通常有一定的原则和要求。