近期，中国科学院上海光学精密机械研究所激光智能制造技术研发中心对铝／钢异种金属开展了电阻点焊－激光复合焊接技术实验研究，提升了铝／钢异种金属焊接接头的力学性能。相关研究成果以“Hybrid resistance－laser spot welding of aluminum to steel dissimilar materials： Microstructure and mechanical properties”为题发表于Materials ＆ Design。
铝／钢异种金属焊接技术在汽车轻量化背景下具有广泛应用的前景。然而，由于铝／钢之间的热物理性能差异巨大，焊接时焊缝中形成大量的脆性金属间化合物和裂纹，导致铝／钢异种金属焊接构件无法满足车身应用要求。迄今为止，为了攻克铝／钢异种金属焊接的难题，过去的研究工作主要从焊接参数的优化和调控焊缝合金元素出发，旨在减少焊缝的脆性金属间化合物形成和提升接头力学性能。但目前尚未获得能满足广泛应用的高质量铝／钢异种金属焊接接头。
针对铝／钢异种金属焊缝性能差的问题，研究人员采用一种电阻点焊－激光复合焊接技术对该组合进行焊接。首先采用汽车制造中主流的电阻点焊连接技术制造点焊缝，随后利用激光飞行焊接技术在点焊缝外围制造环形焊缝，通过改变焊点结构和控制脆性金属间化合物厚度，实现了铝／钢接头力学性能的显著提升。该工作为铝／钢异种金属连接提供了新的技术方案。
相关工作得到了上海市经济和信息化委员会的工业强基项目支持。
图1 激光焊缝微观结构和元素分布
图2 铝／钢界面微观结构及元素线分布