AZ31B-Cu擴(kuò)散釬焊工藝及焊接接頭組織和性能研究.pdf

1、鎂合金/銅雙金屬焊接件兼顧Mg、Cu的優(yōu)異性能，在工程結(jié)構(gòu)中，具有廣闊的應(yīng)用前景。但鎂和銅的熔點(diǎn)相差較大，鎂的活性強(qiáng)，物理、冶金相容性差，接頭強(qiáng)度不足。因此，鎂合金/銅異種金屬接頭的應(yīng)用受到限制。根據(jù)本課題組之前的研究，本文以30?m的Al箔、Zn箔作為中間層，采用真空擴(kuò)散釬焊爐，對(duì)AZ31B鎂合金/T2純Cu進(jìn)行擴(kuò)散釬焊實(shí)驗(yàn)，通過(guò)SEM、EDS、XRD、顯微硬度、電子萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)等測(cè)試方法，研究了中間層擴(kuò)散釬焊工藝參數(shù)與接頭界面結(jié)構(gòu)

2、及力學(xué)性能之間的關(guān)系，并且分析了釬焊接頭的形成過(guò)程。
　　首次以Al箔、Zn箔作為中間層，利用擴(kuò)散釬焊方法實(shí)現(xiàn)了AZ31B/Cu異種金屬的冶金結(jié)合，降低了AZ31B/Cu直接進(jìn)行擴(kuò)散釬焊的溫度，分別降低了100℃、150℃。
　　以Al箔為中間層對(duì)AZ31B/Cu擴(kuò)散釬焊接頭，界面擴(kuò)散區(qū)的寬度隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。在焊接溫度450℃、保溫時(shí)間120min、壓力為2.5MPa的條件下，接頭擴(kuò)散區(qū)的寬度最高達(dá)到500μm。在

3、接頭AZ31B側(cè)依次形成α-Mg、（α-Mg+Mg12Al17）共晶組織、Mg12Al17金屬間化合物，在Cu側(cè)依次形成y-Cu固溶體，AlCu4金屬間化合物。接頭界面擴(kuò)散區(qū)的硬度呈梯度分布，最高硬度達(dá)到了185HV。焊接接頭的剪切強(qiáng)度隨保溫時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)出先升高后降低的規(guī)律，當(dāng)焊接溫度為450℃、壓力為2.5MPa、保溫時(shí)間為90min的條件下，接頭的剪切強(qiáng)度達(dá)到最大值65MPa，約為AZ31B鎂合金母材的40％。焊接接頭斷口出現(xiàn)在中

4、間擴(kuò)散層區(qū)域，并且斷口呈現(xiàn)出沿晶界斷裂的解理混合型斷口。
　　以Zn箔為中間層的AZ31B/Cu擴(kuò)散釬焊接頭，隨著焊接溫度和保溫時(shí)間的的升高，擴(kuò)散區(qū)的寬度越寬，共晶組織越細(xì)小。在焊接溫度410℃、壓力為2.5MPa、保溫時(shí)間50min的條件下，接頭擴(kuò)散區(qū)的寬度達(dá)到最大值200μm。接頭顯微組織從AZ31B側(cè)向Cu側(cè)依次為先共晶相α-Mg、（α-Mg+MgZn+Mg2Zn11）共晶相、Mg-Zn金屬間化合物、Cu5Zn8金屬間化合物

5、、y-Cu固溶體。接頭界面擴(kuò)散區(qū)的硬度呈現(xiàn)中間高、靠近母材兩側(cè)逐漸降低的分布規(guī)律，當(dāng)焊接溫度為410℃，保溫時(shí)間為40min的條件下，接頭的顯微硬度達(dá)到最大為350HV。焊接接頭的剪切強(qiáng)度隨溫度的升高和保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，呈現(xiàn)出先升高后降低的分布規(guī)律，當(dāng)焊接溫度為410℃、保溫時(shí)間為40min、壓力為2.5MPa條件下，接頭的剪切強(qiáng)度達(dá)到了最大值45MPa，約為AZ31B鎂合金的26%。焊接接頭斷口出現(xiàn)在Cu基體一側(cè)，并呈現(xiàn)脆性-韌性混合型