加拿大滑铁卢大学JMPT，激光和电弧钎焊ZnAlMg涂层钢的微观组织演变和界面形态研究

加拿大滑铁卢大学机械与机电一体化工程系在《Journal of Materials Processing Technology》期刊发表了一篇题为《激光和电弧钎焊ZnAlMg涂层钢的微观组织演变和界面形态研究》的论文，探索了在使用两种不同热源（即电弧钎焊GMAB和激光钎焊LB技术）进行焊接的过程中，热源对ZnAlMg涂层钢的微观结构演变、界面反应和一般形态的作用，为开发三元ZnAlMg涂料在汽车工业中的应用提供了新的思路

在过去的十年里，得益于其独特的形态，三元ZnAlMg涂层的发展与传统锌涂层相比，在耐腐蚀性方面有了显著的提高。文章以CuSi3Mn为钎料，全面研究了ZnAlMg涂层钢在气体电弧钎焊和激光钎焊两种不同热源钎焊过程中的组织演变和界面反应。结果表明，虽然在电弧钎焊试样的中心处发现了高密度的FeSi(Cu)析出相，但在激光钎焊试样的同一区域内却发现了数量有限的析出相。此外，弧形钎焊试样尾部具有较高的Zn和Cu梯度的固溶体结构。相比之下，激光钎焊试样在同一区域表现出明显的共晶组织、树枝晶过渡区和Cu基组织。

部分数据及图表如下：

图1—(a) 气体金属电弧钎焊(GMAB)和, (b) 激光钎焊(LB)工艺示意图

图2—(a) ZnAlMg涂层的SEM显微照片和, (b) 含有Zn、Al、Fe和Mg的涂层钢的EPMA元素图

图3—钎焊试样、(a)—(c)GMA钎焊试样和, (d)—(f)激光钎焊试样中心的SEM显微照片

图4—ZnAlMg涂层钢在电弧和激光钎焊过程中微观结构演变的示意图

主要结论：

(1) 合金元素在钎焊试样不同部位的重新分布对热源高度敏感，导致试样不同部位具有不同的显微结构特征。

(2) 电弧钎焊试样的珠心区域分布着大量的FeSi(Cu)析出物。相比之下，在界面光滑的激光钎焊样品的珠区观察到少量有限的析出相。此外，电弧钎焊试样的界面区域不均匀，呈波状形貌。电弧钎焊试样尾部区域的显微组织和元素表征表明，ZnAlMg共晶组织完全溶解并混合在熔融CuSi3Mn钎料中，形成了具有高度Zn和Cu梯度的固溶体组织。相比之下，激光钎焊试样在尾部区域显示出明显的显微组织，富锌树枝状结构嵌在共晶基体中。

(3) 热源和温度梯度对钎焊试样的微观组织和形态演变起着重要作用，这反过来又可作为各种钎焊工艺应用于汽车结构镀锌钢连接的工作指南。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2023.117943