镁合金钢激光焊接的中间层复合粉末的制备及其焊接方法

本发明涉及异种金属激光焊接技术领域，尤其涉及一种镁合金钢激光焊接的中间层复合粉末的制备及其焊接方法。

背景技术：

激光焊接具有能量密度高、焊接速度快、焊接变形小、可焊材料范围广等优点，在实现镁合金/钢优质高效连接方面具有很好的优势。由于镁/钢之间的热膨胀系数和熔沸点等热物理性能差异较大，两者之间互不固溶且无法生成金属间化合物(imc)等原因，获得镁和钢的良好焊接接头存在一定的困难。但在焊接时在镁/钢之间加入中间层能够有效实现镁合金/钢之间的焊接，获得性能良好的焊接接头。

在目前的研究中，cu单独作为中间层，可以在接头镁/钢界面处生成连续稳定的fe-al相，提高焊接过程的稳定性，但焊接头的抗拉剪力较低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种镁合金钢激光焊接的中间层复合粉末的制备及其焊接方法，提高镁合金/钢焊接接头的抗拉剪力。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种镁合金钢激光焊接的中间层复合粉末的焊接方法，包括以下步骤：

对两块待焊接基材进行预处理，并采用钢上镁下的搭接形式，将制备得到的中间层复合粉末均匀铺满对应的所述待焊接基材的搭接面；

采用激光焊接的方式对两块所述待焊接基材进行焊接处理。

其中，两块所述待焊接基材分别为dp590镀锌双相钢和az31b镁合金。

其中，激光焊接的参数包括激光功率为600w-1000w，焊接速度为0.03-0.08m/s，离焦量为-3-+3mm，保护气体为99.99％的氩气，采取侧吹的方式，气体流量为15-25l/min。

其中，激光头沿垂直激光行进方向偏离2-10°。

第二方面，本发明提供了一种镁合金钢激光焊接的中间层复合粉末的制备方法，适用于如第一方面所述的镁合金钢激光焊接的中间层复合粉末的焊接方法，包括：

基于设定的质量比，采用纯度为99.9％的纯cu粉末和纯si粉末制成中间层复合粉末，其中，质量比为cu为80％-98％，si为2％-20％。

本发明的一种镁合金钢激光焊接的中间层复合粉末的制备及其焊接方法，将双相钢和镁合金采用“钢上镁下”的搭接形式，中间层采用纯度为99.9％的cu粉和si粉，按照不同质量比均匀混合制成的cu-si复合粉末进行激光焊接。本发明的技术效果是，cu元素提高了焊接过程的稳定性，减少了焊接缺陷的产生，促进焊缝中mg/fe界面处fe-al层均匀稳定地生成，而si元素的加入能够将fe-al反应层中的脆性较大的fe-al相转变为脆性较低的fe-si-al相，提高镁合金/钢焊接接头的抗拉剪力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的一种镁合金钢激光焊接的中间层复合粉末的焊接方法的步骤示意图。

图2是本发明第一实施例提供的焊缝正面外观图。

图3是本发明第一实施例提供的焊缝内部mg/fe界面sem图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1，本发明提供一种镁合金钢激光焊接的中间层复合粉末的焊接方法，包括以下步骤：

s101、对两块待焊接基材进行预处理，并采用钢上镁下的搭接形式，将制备得到的中间层复合粉末均匀铺满对应的所述待焊接基材的搭接面；

s102、采用激光焊接的方式对两块所述待焊接基材进行焊接处理。

在本实施方式中，两块待焊接基材分别为：钢板为dp590镀锌双相钢，镁板为az31b镁合金。对镁合金、双相钢试板用200#砂纸进行机械清理，在用丙酮洗去表面的杂质，将cu-si粉末均匀铺满镁合金上的搭接面，采用“钢上镁下”的搭接形式，搭接长度为5-40mm，焊接位置在搭接的面的中间。激光焊接的参数为，激光功率为600w-1000w，焊接速度为0.03-0.08m/s，离焦量为-3-+3mm，保护气体为99.99％的氩气，采取侧吹的方式，气体流量为15-25l/min。激光头沿垂直激光行进方向偏离2-10°。

本发明提供一种镁合金钢激光焊接的中间层复合粉末的制备方法，适用于所述的镁合金钢激光焊接的中间层复合粉末的焊接方法，包括：

基于设定的质量比，采用纯度为99.9％的纯cu粉末和纯si粉末制成中间层复合粉末，其中，质量比为cu为80％-98％，si为2％-20％。

在本实施方式中，基于设定的质量比，采用纯度为99.9％的纯cu粉末和纯si粉末制成中间层复合粉末，其中，质量比为cu为80％-98％，si为2％-20％，厚度为50-300μm。

本发明将通过以下实例进一步说明

实施例1

母材为105mm×45mm×0.8mm的dp590镀锌双相钢和105mm×45mm×1mm的az31b镁合金，中间层为纯度为99.9％的纯cu粉末和纯si粉末制成的质量比为95％cu-5％si复合粉末，厚度为130μm。将母材用砂纸打磨后用丙酮洗干净吹干，再将其采用“钢上镁下”的搭接形式固定，搭接长度20mm。激光激光工艺参数为激光功率为800w，焊接速度为0.05m/s，离焦量为0mm，保护气体为99.99％的氩气，采取侧吹的方式，气体流量为22l/min。激光头沿垂直激光行进方向偏离5°。如图2和图3所示，采用万能拉伸机测试其抗拉剪力为81.9n/mm。

实施例2

母材为105mm×45mm×0.8mm的dp590镀锌双相钢和105mm×45mm×1mm的az31b镁合金，中间层为纯度为99.9％的纯cu粉末和纯si粉末制成的质量比为92％cu-8％si复合粉末，厚度为130μm。将母材用砂纸打磨后用丙酮洗干净吹干，再将其采用“钢上镁下”的搭接形式固定，搭接长度20mm。激光激光工艺参数为激光功率为800w，焊接速度为0.05m/s，离焦量为0mm，保护气体为99.99％的氩气，采取侧吹的方式，气体流量为22l/min。激光头沿垂直激光行进方向偏离5°。采用万能拉伸机测试其抗拉剪力为76.6n/mm。

实施例3

母材为105mm×45mm×0.8mm的dp590镀锌双相钢和105mm×45mm×1mm的az31b镁合金，中间层为纯度为99.9％的纯cu粉末和纯si粉末制成的质量比为92％cu-8％si复合粉末，厚度为130μm。将母材用砂纸打磨后用丙酮洗干净吹干，再将其采用“钢上镁下”的搭接形式固定，搭接长度20mm。激光激光工艺参数为激光功率为900w，焊接速度为0.05m/s，离焦量为0mm，保护气体为99.99％的氩气，采取侧吹的方式，气体流量为22l/min。激光头沿垂直激光行进方向偏离5°。采用万能拉伸机测试其抗拉剪力为71.3n/mm。

实施例4

母材为105mm×45mm×0.8mm的dp590镀锌双相钢和105mm×45mm×1mm的az31b镁合金，中间层为纯度为99.9％的纯cu粉末和纯si粉末制成的质量比为92％cu-8％si复合粉末，厚度为130μm。将母材用砂纸打磨后用丙酮洗干净吹干，再将其采用“钢上镁下”的搭接形式固定，搭接长度20mm。激光激光工艺参数为激光功率为800w，焊接速度为0.04m/s，离焦量为0mm，保护气体为99.99％的氩气，采取侧吹的方式，气体流量为22l/min。激光头沿垂直激光行进方向偏离5°。采用万能拉伸机测试其抗拉剪力为74.2n/mm。

综合以上4个实施例的数据来看，采用1.0mm厚的双相钢和0.8mm厚的镁合金采用“钢上镁下”的搭接形式，中间层采用纯度为99.9％的cu粉和si粉，按照不同质量比均匀混合制成的cu-si复合粉末进行激光焊接；采用光纤激光进行了镁/钢深熔焊，加入cu-si混合粉末作为中间层。cu元素能够提高焊接过程的稳定性，减少了焊接缺陷的产生，促进焊缝中mg/fe界面处fe-al层的稳定地生成，避免zn在元素mg/fe界面处富集，而si元素的加入能够将fe-al反应层中的脆性较大的fe-al相转变为脆性较低的fe-si-al相，提高镁合金/钢焊接接头的抗拉剪力，进一步提高了接头的抗拉剪力。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。