鎂合金與不銹鋼瞬間液相擴(kuò)散焊及其接頭組織性能研究.pdf

1、本文以推廣鎂合金的應(yīng)用領(lǐng)域為契機(jī)，結(jié)合不銹鋼在汽車工業(yè)中極其重要的作用，重點(diǎn)概述了鎂合金與不銹鋼異種金屬之間的焊接方法及相關(guān)的研究現(xiàn)狀。瞬間液相擴(kuò)散焊具有連接溫度低，殘余應(yīng)力小，接頭的組織致密和變形小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于異種金屬的連接。本文以Cu箔、Ni箔為中間層材料對AZ31B鎂合金和304不銹鋼進(jìn)行瞬間液相擴(kuò)散連接，利用掃描電鏡、X射線衍射儀、能譜分析儀、顯微硬度計、電子萬能拉伸試驗機(jī)等測試手段對接頭的微觀組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能進(jìn)行了測試

2、與分析，研究了接頭界面區(qū)的顯微組織、顯微硬度和剪切強(qiáng)度隨工藝參數(shù)的變化規(guī)律，并對以Ni箔為中間層的分步擴(kuò)散連接進(jìn)行了研究。
　　研究表明：對于鎂合金/Cu/不銹鋼瞬間液相擴(kuò)散焊，Mg與Cu形成的共晶液相在不銹鋼基體的潤濕鋪展性良好，接頭組織致密。在510℃×3~90min、530℃×3～60min、550℃×3～10min的焊接工藝下，焊接接頭的顯微組織從不銹鋼一側(cè)依次為由先共晶組織α-Mg和(α-Mg+Mg2Cu)共晶組成的共晶

3、反應(yīng)層、共晶液相在基體表面外延生長的Mg基固溶體層以及由彌散分布于鎂基體內(nèi)的Mg17(Cu,Al)12相和呈網(wǎng)狀分布于鎂基體晶界的Mg-Cu-Al三元化合物組成的鎂基體滲透層。隨著溫度的升高和時間的延長，鎂基體滲透層逐漸增大，共晶反應(yīng)層呈現(xiàn)先增大后減小直到完全消失的變化規(guī)律，530℃×90min和550℃×30min的接頭完全發(fā)生等溫凝固，接頭的顯微組織由粗大的鎂基體滲透層和等溫凝固的Mg基固溶體層組成。530℃×30min接頭的剪切強(qiáng)

4、度達(dá)到最大值57MPa。
　　在510℃×3～90min、530℃×3～90min、550℃×3～10min的焊接工藝下，鎂合金/Ni/不銹鋼瞬間液相擴(kuò)散焊接頭的顯微組織由含有AlNi、Mg-Ni-Al化合物的(Mg+Mg2Ni)共晶的共晶反應(yīng)層、鎂基固溶體層和鎂基體滲透層組成。隨著溫度的升高和時間的延長，焊接接頭的寬度呈現(xiàn)出與鎂合金/Cu/不銹鋼接頭相類似的變化規(guī)律，550℃×30min的接頭完全發(fā)生等溫凝固，接頭的顯微組織由A

5、lNi、Mg-Ni-Al化合物層、Mg基固溶體層和鎂基體滲透層組成。510℃×30min接頭的剪切強(qiáng)度達(dá)到最大值40MPa。
　　對于Ni夾層采用固相-液相分步擴(kuò)散連接的鎂合金/不銹鋼接頭，接頭界面組織致密，接頭組織結(jié)構(gòu)從不銹鋼一側(cè)依次為Fe、Cr與Ni的互擴(kuò)散層、殘余Ni層、含有Mg-Ni化合物和Mg-Al-Ni化合物的Mg-Ni二元共晶組織層、等溫凝固形成的α-Mg固溶體層和鎂基體晶界滲透層，接頭的剪切強(qiáng)度達(dá)到最大值50MPa