最近，湖南大学在激光焊接中添加Zr粉末，通过改变钢/铝界面元素分布、物相组成及微观组织形态，获得了优质钢/铝焊接接头，为钢/铝激光焊接技术在汽车行业的应用打开了一个新的发展方向。
他们选用Zr作为添加粉末，采用光纤激光器对 1.4 mm 厚的DC51D+ZF 镀锌钢和 1.2 mm 厚的 6016 铝合金平板试件进行激光搭接焊试验。镀锌钢与 6016 铝合金激光搭接焊，激光功率为 1800 W、焊接速度为 50 mm/s、离焦量为+2.0mm、保护气体为Ar，流量为 20 L/min。
检测表明，未添加Zr粉的试样，钢/铝界面层存在许多针状物质，部分针状物质在界面层上断裂，游离而自由形核，形成新的枝针状物质，其主要组成为 Fe、Al 元素以 1:1 或 1:3比例形成的Fe-Al 脆性金属间化合物。相同焊接工艺条件下添加Zr粉末的试样中，焊缝熔池形貌良好，余高适宜，无明显气孔、裂纹等缺陷，对比未添加粉末的试样，组织晶粒细小、均匀，钢/铝界面层无 Fe、Al 元素组成的 Fe-Al 脆性金属间化合物的针状物质。相对于未添加粉末的焊缝区域，添加 Zr 后，焊缝热影响区域小。X光衍射分析表明，添加 Zr粉末的试样，未形成 Fe-Al 脆性金属间化合物，却形成了新的物相 ZrFe3.3Al1.3。可见，由于ZrFe3.3Al1.3韧性相抑制 Fe-Al 脆性金属间化合物生成，因此，添加 Zr 能明显提高钢/铝焊接接头的力学性能。
焊接试样的剪切强度测试表明，未添加粉末的试样，平均剪切强度为34.53 MPa；添加 Zr粉末的试样，平均剪切强度为 43.88 MPa，焊接接头的平均剪切强度提高明显。未添加粉末的试样，微观形貌表现为河流状花样，钢/铝试样呈现典型脆性断裂特征。添加Zr 粉末的试样，微观形貌含有微量韧窝，表现为混合性断裂特征。
总之，在钢-铝激光焊接中添加Zr粉末，不仅可以细化晶粒，而且Zr与 Al 和 Fe 会形成韧性相，抑制 Fe-Al 脆性金属间化合物的生成，从而明显改善钢/铝焊接接头的力学性能。
博一网是深圳市博一建材有限公司运营的一个集建材网站建设、建材SEO优化、建材SEM营销和线上线下互动营销与传播的一个家居建材+互联网+家装的应用场景，详情敬请登陆http://m.bo-yi.com/