机械工程学报

作者：李欢, 周亢, 曹彪, 张锦洲

单位：1. 长江大学机械工程学院 荆州 434023;2. 华南理工大学机械与汽车工程学院 广州 510640;3. 北京理工大学机电学院 北京 100081

关键词：铝合金,超声波焊接,力学性能,断口形貌,中间相；

基金：国家自然科学基金(51175184,51605103)和长江大学青年博士科研(802100270402)资助项目。

尽管大功率超声波焊接更适合异种金属的焊接，在汽车轻量化上应用的研究较少。研究6061-T6铝合金与纯铜、6061-T6铝合金与DC04钢大功率超声波焊接的界面及接头性能，主要包括界面的温升、中间相的生成以及接头的力学性能、拉伸断口形貌。结果表明，在钢/铝超声波焊接中，在焊接时间1 s、压力1.98 kN和振幅27 μm时，界面生成厚度为1.70 µm、主要成分为FeAl3和Fe2Al5且连续分布的中间相；近一半的超声功率转化为界面能量；焊接区域面积明显大于焊头端面；界面发生了较大的塑性变形，存在明显的机械互锁；接头的最高强度为3.95 kN，拉伸破坏行为为界面式破坏，且断裂模式为韧性-脆性复合断裂。在铜/铝焊接中，在焊接时间0.54 s、压力1.45 kN和振幅25 μm时，界面生成厚度为1.95 µm、主要成分为Al2Cu的中间相，获得的接头最高强度为3.20 kN，其拉伸破坏行为为拉拔式破坏。研究了中间相厚度与接头强度的关系，适当的IMC厚度能促进连接。

来源：2021年第6期

《机械工程学报》期刊编辑部

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