Zn作中间层的镁铝扩散焊接研究

摘要

镁合金与铝合金因其密度小、比强度和比刚度高、良好的机械加工性能和尺寸稳定性、抗冲击性能好等，现已经被广泛应用于航空航天、电子通讯、轨道交通、汽车制造等领域。实现镁合金和铝合金的连接不仅可以充分发挥镁合金、铝合金各自的性能优势，而且还能够节约材料和降低结构自重，拓展二者的应用领域和应用范围。
　　本文以纯锌作为中间层对ZK60镁合金和5083铝合金进行真空扩散焊接，分别采用一次扩散方法和二次扩散方法两种焊接方法实现了镁合金与铝合金的连接，研究焊接工艺参数（焊接温度、焊接压力、保温时间）对接头显微组织和力学性能的影响。采用OM、SEM、EDS对焊接接头界面区及其附近的显微组织和元素分布进行观测和分析，并对接头进行剪切性能测试和显微硬度测试，使用SEM和XRD对剪切断口的形貌和物相进行了分析。
　　研究发现，采用一次扩散方法对ZK60镁合金和5083铝合金进行真空扩散焊时，在接头镁侧由于镁锌发生共晶反应而生成大量的液相组织，并且这些液相组织会在焊接压力的作用下被挤出，使得纯锌中间层失去了其阻隔镁与铝的作用，在接头铝侧生成以层状分布的Mg17Al12,使接头的性能变坏，接头的剪切强度普遍不高，均在20MPa以下。采用二次扩散焊方法对ZK60镁合金和5083铝合金进行真空扩散焊，通过调整焊接参数，可以得到纯锌中间层完全阻隔镁与铝相互扩散的焊接接头，避免了镁铝系金属间化合物的生成，但在接头镁侧界面区生成了大量金属间化合物MgZn2,使得接头容易在该界面处发生断裂，强度不高。此外，通过进一步调整焊接参数也可以得到纯锌中间层完全消失，接头界面区为镁铝锌三元共存区的焊接接头，经分析此接头界面区为Mg-Al-Zn化合物与镁锌共晶相混合，接头的剪切强度达到了35.82MPa。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题选题背景及意义

1．2 镁与铝异种金属焊接性

1．2．1 异种金属材料焊接性分析

1．2．2 镁与铝异种金属的焊接性

1．3 镁合金与铝合金异种金属焊接技术研究现状

1．3．1 熔化焊研究现状

1．3．2 摩擦焊研究现状

1．3．3 钎焊研究现状

1．4 镁合金与铝合金扩散焊焊接技术研究现状

1．4．1 扩散焊技术概述

1．4．2 镁合金与铝合金的直接扩散焊

1．4．3 加中间层的镁合金与铝合金扩散焊

1．5 本课题的研究目的及研究内容

第2章 试验材料及试验方法

2．1 试验材料

2．2 扩散焊设备

2．3 试验工艺流程

2．3．1 表面处理

2．3．2 扩散焊接

2．3．3 接头测试方法

第3章 锌作中间层的镁铝扩散焊研究

3．1 概述

3．2 保温时间对Mg／Zn／Al焊接接头显微结构和力学性能的影响

3．2．1 不同保温时间下制备的Mg／Zn／Al焊接接头显微结构

3．2．2 不同保温时间下制备的Mg／Zn／Al焊接接头力学性能

3．3 保压12min下保温时间对Mg／Zn／Al焊接接头显微结构和力学性能的影响

3．3．1 保压12min不同保温时间下制备的Mg／Zn／Al焊接接头显微结构

3．3．2 保压12min不同保温时间下制备的Mg／Zn／Al焊接接头的力学性能

3．4 焊接温度对Mg／Zn／Al焊接接头显微结构和力学性能的影响

3．4．1 不同焊接温度下制备Mg／Zn／Al焊接接头的显微结构

3．4．2 不同焊接温度下制备Mg／Zn／Al焊接接头的力学性能

3．5 典型接头分析

3．6 小结

第4章 锌作中间层的镁铝二次扩散焊研究

4．1 概述

4．2 第一焊接温度对Mg／Zn／Al焊接接头的显微结构及力学性能的影响

4．2．1 不同第一焊温度下制备接头的显微结构

4．3．2 不同第一焊温度下制备接头的剪切性能分析

4．2．3 不同第一焊温度下制备接头硬度分析

4．2．4 典型接头显微组织和力学性能分析

4．3 第二焊接温度对Mg／Zn／Al焊接接头的显微结构及力学性能的影响

4．3．1 不同第二焊温度下制备接头的显微结构和EDS分析

4．3．2 不同第二焊温度下制备接头的剪切性能分析

4．3．3 不同第二焊温度下制备接头硬度分析

4．3．4 典型接头显微组织和力学性能分析

4．4 小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果