Trapūs Fe-Al junginiai riboja plieno/aliuminio jungties veikimą. Pridedamas Ti folijos lazerislydomasis suvirinimasDP590 dvifazis plienas iki 6022aliuminiolydinys buvo atliktas perdengiant plieno ant aliuminio konfigūraciją, o Ti folija buvo nustatyta, kad pagerintų metalurgines reakcijas, remiantis apskaičiuota formavimosi entalpija, Gibbso laisvąja energija ir lankstumu / trapumu. Ištirtas Ti folijos poveikis plieno/aliuminio jungties mikrostruktūrai ir savybėms. Rezultatai tai parodėintermetaliniai junginiai(IMC), daugiausia kalusis Fe2Ti ir mažo trapumo TiAl3, pasižymintis dideliu struktūriniu stabilumu, buvo suformuoti plieno pusėje iraliuminiopusėje, atitinkamai. IMC sluoksnio storis sąsajoje buvo sumažintas, o tai reiškia, kad reakcijos tarp Fe ir Al buvo suvaržytos, o Fe – Al junginiai buvo slopinami. Pridėjus 0,03 mm storio Ti foliją, maksimali apkrovos vertė pasiekė 1616,25 N, o tai reiškia 27 % patobulinimą, palyginti su nepridėta. Mechaninių savybių pagerėjimas, įvertintas tempimo bandymu irmikrokietumaspuikiai sutinka su sumažinimutrapumasprognozuojama iš skaičiavimo rezultatų, todėl jungčių mechaninės savybės daugiausia priklauso nuo IMC plastiškumo / trapumo. Be to, viršutiniame dviejų fazių pliene buvo išvengta minkštėjimo karščio paveiktoje zonoje (HAZ), o išlydyto baseino grūdeliai buvo rafinuoti. Taigi, pridedant Ti foliją, plieno / aliuminio jungties veikimas žymiai pagerėja.
Pastaruoju metu didžiulė aplinkos krizė, tokia kaip šiltnamio efektas, atkreipė pasaulio dėmesį į tarptautinį energijos taupymo ir emisijų mažinimo įgyvendinimą. Automobilių pramonėje svorio mažinimas, ypač naudojant lengvą konstrukciją, pagamintą iš skirtingų plieno/aliuminio metalų, yra veiksmingas būdas ir kelia tyrėjų susidomėjimą. Todėl labai svarbu užtikrinti patikimą plieno ir aliuminio jungtį. Tačiau didelis iššūkis turėtų būti suvirinant plieną ir aliuminį dėl ryškių terminių ir fizinių savybių skirtumų, tokių kaip lydymosi temperatūra ir šiluminio plėtimosi koeficientas ir kt. Plieno ir aliuminio suvirinimo procese dėl reakcijos tarp Fe ir Al lengvai susidaro trapūs Fe-Al intermetaliniai junginiai (IMC), kurie pablogina plieno/aliuminio jungčių mechanines savybes. Vadinasi, būtina pagerinti jungties savybes gerinant metalurginę reakciją.
Iki šiol plieno ir aliuminio jungtims buvo naudojami įvairūs suvirinimo būdai, įskaitant kietojo kūno suvirinimą, pvz., frikcinį suvirinimą, suvirinimą sprogimo būdu, difuzinį suvirinimą ir pasipriešinimo taškinį suvirinimą, taip pat lydųjį suvirinimą, pavyzdžiui, TIG suvirinimą, lankinį suvirinimą. suvirinimas , suvirinimas lazeriu ir suvirinimas kietuoju litavimu lazeriu . Kalbant apie kietojo kūno suvirinimo taikymą, Springer ir kt. nustatyta, kad jungčių tempiamasis stipris buvo reguliuojamas Fe2Al5 sluoksnio storiu suvirinant trinties maišytuvu mažai anglies plieno ir Al -5masės % Si. Han ir kt. patvirtino, kad plyšį sukėlė FeAl3 fazė, sujungiant AA1050 aliuminio lydinį su SS41 plienu sprogstamojo suvirinimo būdu. Qiu ir kt. ištyrė atsparumo taškinį suvirinimą A5052 aliuminio lydinį su SPCC plienu ir nustatė, kad plieno ir aliuminio sąsajoje susidarė IMC sluoksnis, susidedantis iš Fe2Al5 ir FeAl3. Jie manė, kad šie IMC neturėjo įtakos sąnario mechaninėms savybėms. Tradiciniam lydytam suvirinimui Song ir kt. naudojo TIG kaip šilumos šaltinį 5A06 aliuminio lydinio ir SUS321 nerūdijančio plieno suvirinimui. Jie paskelbė, kad jungties vidutinis tempiamasis stipris pasiekė 120 MPa, o įtrūkimai atsirado dėl trapios η-Fe2Al5 IMC fazės, kai jos storis viršijo 10 μm. Huang ir kt. pritaikė MIG-TIG dvipusio lankinio suvirinimo-litavimo metodą, skirtą 5052 aliuminio lydiniui sujungti su švelniu plienu, ir jie nustatė, kad litavimo sąsajoje yra plokščias Fe2Al5 ir adatinis FeAl3, dėl kurio atsirado įtrūkimų. Panašiai Su ir kt. . lankiniu suvirinimu suvirintas 5052Al lydinys ir cinkuotas švelnus plienas, jie taip pat įrodė, kad IMC sudarė Fe2Al5, FeAl3 ir Fe3Al, o jungtys buvo sutrūkusios išilgai Fe2Al5 fazės ir plieno lakšto sąsajos. Be to, visos jungtys sugedo litavimo sąsajoje, sudarytoje iš Fe2Al5 sluoksnio, naudojant lazerinio suvirinimo-litavimo metodą sujungiant Q235 mažai anglies turintį plieną su AA6061 aliuminiu. Remiantis aukščiau pateiktais rezultatais, nesvarbu, kokia suvirinimo technika buvo naudojama, plieno / aliuminio jungties gedimą daugiausia lėmė trapūs Fe2Al5 IMC, susidarę sąsajoje. Todėl metalurginiam reguliavimui būtina pridedant tarpinį sluoksnį tarp plieno ir aliuminio kaip naują metodą, siekiant sumažinti arba slopinti Fe-Al IMC susidarymą. Dauguma tyrimų buvo sutelkti į tokį suvirinimo metodą, pridedant tarpsluoksnį jungiant plieną su aliuminiu. Song ir kt. pavyko sujungti AISI 321 nerūdijantį plieną ir 5A06 aliuminį TIG suvirinimo-litavimo būdu, pridedant Si, ir atrado, kad Fe–Al fazė transformuota į τ5-Al7.2Fe1.8Si ir θ-Fe (Al, Si)3 fazes. , kuris buvo naudingas jungties mechaninėms savybėms. Chen ir kt. parodė, kad jungtyse susidarė Al0.9Ni1.1 fazė, palyginti su faze, kurioje nėra pridėta, o tai gali pagerinti metalurginę reakciją sąsajoje ir padidinti jungties tvirtumą. Yang ir kt. suvirino aliuminį ir cinku dengtą mažai anglies plieną naudodami šalto metalo pernešimo suvirinimą ir pranešė, kad trapi AlxFey fazė buvo slopinama dėl likutinio Zn buvimo plieno pusėje. Tačiau nebuvo pranešta apie sistemingą tarpsluoksnio elemento pasirinkimo tyrimą, naudojant termodinamines savybes ir vidinių mechaninių savybių skaičiavimus.
Šiame darbe legiravimo elementas buvo nustatytas kaip Ti, lyginant skirtingų dvejetainių sistemų, kurias sudaro alternatyvūs elementai ir Fe ir Al, standartines molines formavimo entalpijas. Galimos fazės ir jų plastiškumas / trapumas pridėjus Ti elementą buvo numatyti pirmojo principo skaičiavimais. DP590 dvifazio plieno suvirinimo lazeriu su 6022 aliuminio lydiniu eksperimentai, pridedant Ti folijos, buvo atlikti naudojant sutapimo plieno ant aliuminio konfigūraciją. Taip pat buvo tiriamas Ti folijos poveikis plieno/aliuminio jungties mikrostruktūrai ir savybėms. Plieninėje ir aliuminio pusėje buvo rasta kaliojo Fe2Ti ir mažo trapumo TiAl3, todėl IMC sluoksnio storis sąsajoje sumažėjo. Patobulintos mechaninės savybės atitinka sumažėjusį trapumą, numatytą pagal skaičiavimo rezultatus. Atlikus aukščiau pateiktus tyrimus, projekto rezultatai suteiks naują idėją plieno/aliuminio lydant suvirintų konstrukcinių dalių kūrimui ir pritaikymui.
