AZ31B鎂合金及AZ31B與LY12鋁合金的擴(kuò)散連接.pdf

1、本文選用50μm的Cu箔作為中間層,對AZ31B/AZ31B和AZ31B/LY12進(jìn)行了擴(kuò)散連接試驗(yàn)。利用OM、SEM、EDS、XRD、顯微硬度計(jì)及萬能拉伸試驗(yàn)機(jī)研究了接頭的微觀組織、元素分布、相組成、硬度及剪切強(qiáng)度。此外,利用有限元方法對AZ31B/Cu/LY12接頭的應(yīng)力分布進(jìn)行了計(jì)算,分析了擴(kuò)散連接工藝參數(shù)對接頭應(yīng)力分布的影響規(guī)律。獲得的主要結(jié)果如下:
　　AZ31B/Cu/AZ31B在加熱溫度500～540℃,保溫10～4

2、0min,壓力0.1MPa條件下,能夠?qū)崿F(xiàn)擴(kuò)散釬焊。擴(kuò)散釬焊接頭界面區(qū)包括3個(gè)區(qū)域:(1)由α-Mg(Cu)基體及沿其晶界析出的網(wǎng)狀Mg17(Al,Cu)12組成的鎂基體擴(kuò)散層;(2)呈胞狀α-Mg(Cu)組織的熔合區(qū);(3)由α-Mg(Cu)、Mg2Cu以及共晶體組成的中間擴(kuò)散層。
　　隨著加熱溫度的升高和保溫時(shí)間的延長,AZ31B/Cu/AZ31B擴(kuò)散釬焊接頭的剪切強(qiáng)度均表現(xiàn)出先升高再降低的變化規(guī)律。在520℃、30min、0

3、.1MPa條件下,接頭剪切強(qiáng)度達(dá)到最高值69.74MPa,約為 Mg母材的50％,斷裂發(fā)生在接頭的中間擴(kuò)散層,斷口呈準(zhǔn)解理斷裂特征。接頭界面區(qū)的顯微硬度呈梯度分布,其寬度隨加熱溫度或保溫時(shí)間的延長而增加。
　　AZ31B/Cu/LY12在加熱溫度450～480℃,保溫30～120min,壓力2.5～5.0 MPa條件下進(jìn)行擴(kuò)散焊,能夠獲得結(jié)合緊密的擴(kuò)散焊接頭。接頭界面區(qū)包括鎂基體擴(kuò)散區(qū)、中間擴(kuò)散區(qū)和鋁基體擴(kuò)散區(qū)。鎂基體擴(kuò)散區(qū)由 M

4、g基固溶體、Mg2Al3、Mg17Al12和Mg2Cu相組成;鋁基體擴(kuò)散區(qū)由Al基固溶體、Mg2Al3、Mg17Al12、AlCu和Al2Cu相組成。Cu中間層在470℃以下時(shí),能有效的阻礙Mg、Al原子的互擴(kuò)散,抑制了MgxAly系金屬間化合物的產(chǎn)生。
　　隨著加熱溫度的升高和保溫時(shí)間的延長,AZ31B/Cu/LY12擴(kuò)散連接接頭的剪切強(qiáng)度均表現(xiàn)出先升高再降低的變化規(guī)律。在460℃、120min時(shí)接頭的剪切強(qiáng)度到達(dá)最大值42.5

5、7MPa,接頭的斷裂面貫穿整個(gè)界面擴(kuò)散區(qū),靠近鋁基體一側(cè)的斷裂面呈解理斷裂特征,靠近鎂基體一側(cè)的斷裂面呈解理和沿晶斷裂特征。擴(kuò)散區(qū)寬度和顯微硬度隨著溫度的升高呈增加趨勢,靠近鋁基體一側(cè)比靠近鎂基體的硬度分布具有更大的梯度。
　　利用擴(kuò)散第二定律計(jì)算了AZ31B/Cu/LY12擴(kuò)散連接接頭界面區(qū) Mg、Al元素元素的擴(kuò)散距離,通過驗(yàn)證,理論值與實(shí)驗(yàn)值基本一致。
　　有限元計(jì)算結(jié)果表明,AZ31B/Cu/LY12擴(kuò)散連接接頭的邊