Ag作中間層的鎂鋁擴(kuò)散焊接研究.pdf

1、鎂合金和鋁合金都具有低密度、高強(qiáng)度、加工性能好、抗沖擊性能好等優(yōu)異的性能，現(xiàn)已廣泛的應(yīng)用在航空航天、汽車制造、民用電子產(chǎn)品等領(lǐng)域。鎂合金與鋁合金的焊接連接，不僅能充分發(fā)揮鎂合金、鋁合金各自的優(yōu)異性能，還能夠大大拓展其在高科技領(lǐng)域，特別是在航空航天方面的應(yīng)用，因此鎂鋁異種金屬的焊接具有非常深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 本論文分別采用Ag箔和Ag薄膜作為焊接中間層對(duì)Mg1純鎂和1060純鋁進(jìn)行了真空擴(kuò)散焊接，研究了焊接工藝(焊接溫度、保溫

2、時(shí)間)對(duì)焊接接頭顯微結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響。利用SEM、EPMA、EDS對(duì)接頭界面顯微結(jié)構(gòu)和元素分布進(jìn)行了分析;采用剪切強(qiáng)度和界面顯微硬度對(duì)接頭力學(xué)性能進(jìn)行了表征;利用XRD、SEM對(duì)接頭剪切斷口物相和斷口形貌進(jìn)行了表征。根據(jù)菲克(Fick)第二定律，結(jié)合Boltzmann-Matano方法分析了Mg/Agfoil/Al擴(kuò)散焊接接頭形成機(jī)理，獲得了Mg/Ag和Ag/Al界面擴(kuò)散區(qū)的形成與元素?cái)U(kuò)散遷移之間的規(guī)律。
　　 Ag箔的添加

3、成功地阻礙了Mg、Al原子的相互擴(kuò)散，阻止了接頭界面高硬度高脆性的Mg-Al金屬間化合物的生成，提高了接頭強(qiáng)度。Mg/Agfoil/Al焊接接頭界面擴(kuò)散區(qū)由Mg3Ag-MgAg-Ag-Ag2Al多層結(jié)構(gòu)組成。Mg3Ag、MgAg和Ag2Al金屬間化合物層厚度隨著焊接溫度的升高和保溫時(shí)間的延長(zhǎng)而增大。接頭剪切強(qiáng)度隨著焊接溫度的升高而增大;隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng)而減小。當(dāng)焊接溫度為470℃，保溫時(shí)間為30min，焊接壓力為5MPa時(shí)，接頭強(qiáng)度達(dá)

4、到最大值11.8MPa。焊接接頭的剪切破壞主要發(fā)生在Ag2Al與Al基體之間，斷口表面平整，表現(xiàn)為脆性斷裂
　　 Ag薄膜的添加成功地實(shí)現(xiàn)了鎂鋁異種金屬的低溫可靠連接，降低了鎂鋁異種金屬擴(kuò)散焊接的難度，減小了接頭界面微裂紋的數(shù)量，進(jìn)一步提高了接頭強(qiáng)度。Mg/Agfilm/Al焊接接頭界面擴(kuò)散區(qū)沒(méi)有Mg-Al金屬間化合物生成，而是由Mg3Ag、MgAg兩層化合物構(gòu)成。Mg-Ag金屬間化合物層的厚度隨著焊接溫度的升高和保溫時(shí)間的延長(zhǎng)

5、而增大。接頭剪切強(qiáng)度隨著焊接溫度的升高和保溫時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)焊接溫度為390℃，保溫時(shí)間為30min，焊接壓力為3MPa時(shí)，接頭剪切強(qiáng)度達(dá)到最大值14.5MPa。焊接接頭的剪切破壞發(fā)生在界面金屬間化合物層，斷口形貌表現(xiàn)為具有穿晶斷裂、沿晶斷裂以及少量塑性形變的混合脆性斷口。
　　 根據(jù)菲克(Fick)第二定律以及結(jié)合Boltzmann-Matano分析方法，確定了Mg/Agfoil/Al焊接接頭Mg/Ag、A