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(1湖南张家界航空工业职业技术学院，湖南 张家界 427000；2广东省材料与加工研究院，广州 510650；3湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室，长沙410082)

钢/铝添加粉末激光焊接头界面组织与性能

袁江1,2,3，周惦武3，陈胜迁1,2，孙甲尧1，侯德政1

(1湖南张家界航空工业职业技术学院，湖南张家界427000；2广东省材料与加工研究院，广州510650；3湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室，长沙410082)

基于密度泛函理论的第一性原理，利用层技术构建钢/铝激光焊接的Fe/Al界面模型，研究金属原子X(X=Sn,Sr,Zr,Ce,La)置换Fe/Al界面模型中Fe(Al)原子的合金形成热及其体系电子结构。结果表明：Sn，Sr，Ce优先置换Fe/Al界面处的Al原子，而La,Zr优先置换Fe/Al界面处的Fe原子，合金化促进Fe/Al界面电子在不同轨道之间的转移，增强Fe-Al的离子键性能，提高Fe/Al界面结合能力，改善Fe/Al界面的脆性断裂，其中Sn的合金化效果最显著。在此基础上，进行1.4mm厚DC51D+ZF镀锌钢和1.2mm厚6016铝合金试件添加Sn，Zr粉的激光搭接焊实验，结果显示：添加粉末可促进焊接熔池的流动性，改变接头界面成分和显微组织，添加Sn粉激光焊钢/铝接头的抗拉强度327.41MPa，伸长率22.93%，较添加Zr粉和未添加粉末有了明显提高。

钢/铝；第一性原理；激光搭接焊；Fe/Al界面

汽车车身轻量化成为21世纪汽车的关键技术之一，由于铝合金具有低密度性能，钢/铝构件代替钢铁材料成为现代汽车车身轻量化材料的主流[1]。但钢/铝的物理性质和化学性质的巨大差异，这决定钢/铝焊接过程中易生成脆性FeAl金属间化合物(如Fe3Al，FeAl2，Fe2Al5，FeAl3等)[2]，而脆性FeAl金属间化合物直接影响钢/铝构件的焊接接头性能。……