鎂-鋼無匙孔攪拌摩擦點(diǎn)焊結(jié)合方式研究.pdf

1、輕量化在汽車發(fā)展中受到越來越多的關(guān)注，它也成為了汽車發(fā)展的新趨勢(shì)。而鎂及鎂合金是目前可應(yīng)用的最輕的結(jié)構(gòu)材料，它的高比強(qiáng)度、比剛度和可回收利用等特點(diǎn)都是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。鋼則是目前應(yīng)用最廣泛的材料，所以鎂和鋼的焊接已成為國(guó)內(nèi)外共同關(guān)注并且急需解決的問題。
　　鎂和鋼的熔點(diǎn)差異非常大，鎂的熔點(diǎn)為650℃，鋼的熔點(diǎn)約為1500℃，而鎂的沸點(diǎn)為1107℃，所以這兩種金屬很難同時(shí)達(dá)到熔融態(tài)。同時(shí)，鎂在鐵中的固溶度幾乎為零?；谝陨显?，傳統(tǒng)的

2、熔焊方法很難實(shí)現(xiàn)鎂/鋼的焊接。而攪拌摩擦點(diǎn)焊可以實(shí)現(xiàn)鎂/鋼異種金屬的連接。
　　本文采用自行研制的攪拌針可回抽式攪拌摩擦焊機(jī)，用2mm厚的AZ31B鎂合金和純鎂分別與1mm厚的DP600鍍鋅鋼板和未鍍鋅鋼板進(jìn)行搭接試驗(yàn)。基于本課題組的研究結(jié)果表明，鎂/鋼無匙孔攪拌磨擦點(diǎn)焊接頭結(jié)合方式為機(jī)械結(jié)合和冶金結(jié)合共同作用，為了確定鎂/鋼無匙孔攪拌摩擦點(diǎn)焊接頭的兩種結(jié)合方式的作用，本試驗(yàn)采用真空擴(kuò)散焊試驗(yàn)與其對(duì)比，選擇真空擴(kuò)散焊搭接面積與無匙

3、孔攪拌摩擦點(diǎn)焊接頭連接面積相同的材料進(jìn)行試驗(yàn)。并對(duì)四組材料的兩種焊接方法下的接頭進(jìn)行顯微組織、力學(xué)性能等分析。
　　鎂/鋼接頭機(jī)械結(jié)合分析表明：(1)鋼側(cè)的金屬呈“釘子狀”嵌入到鎂側(cè)基體中，在鋼和鎂的界面處，鋼和鎂呈鋸齒狀相互咬合，一部分鎂在攪拌針的劇烈攪動(dòng)作用下被攪入到鋼基體中，鎂和鋼機(jī)械結(jié)合現(xiàn)象明顯；而真空擴(kuò)散焊接頭，鎂和鋼的界面處基本平滑無變化狀態(tài)，無機(jī)械結(jié)合現(xiàn)象。(2)無匙孔攪拌摩擦點(diǎn)焊接頭抗剪切強(qiáng)度明顯優(yōu)于真空擴(kuò)散焊接頭

4、抗剪切強(qiáng)度。
　　鎂/鋼接頭冶金結(jié)合分析表明：四組材料試驗(yàn)中，相同材料的無匙孔攪拌摩擦點(diǎn)焊接頭和真空擴(kuò)散焊接頭擴(kuò)散程度大致相同，具有相同的冶金結(jié)合作用。(1)AZ31B鎂合金/DP600鍍鋅鋼界面生成Mg、Al、Zn、Fe等元素間的金屬間化合物及氧化物。(2)AZ31B鎂合金/未鍍鋅鋼界面主要為Al、Mg等元素間的化合物和氧化物。(3)純鎂/DP600鍍鋅鋼界面主要化合物為Mg、Zn等元素間的化合物和氧化物。(4)純鎂/未鍍鋅鋼界