發(fā)布時(shí)間：2017-10-29 11:26

  本文關(guān)鍵詞：CMT條件下鎂分別在鋼板、鈦板和銅板上潤濕性的研究

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【摘要】：近年來鎂及其合金由于具有低密度、高阻尼減震性以及易回收利用等優(yōu)點(diǎn)而在汽車、航空航天、攝影器材等行業(yè)備受青睞。將鎂和鋼(尤其是鍍鋅鋼)連接能夠使汽車車身輕量化,從而達(dá)到節(jié)能、環(huán)保的要求。同樣作為輕質(zhì)量的鈦及其合金與鎂結(jié)合不但充分發(fā)揮了兩者各自的優(yōu)勢也彌補(bǔ)了各自的不足。鎂-銅異種金屬結(jié)構(gòu)不僅能降低材料成本,節(jié)約材料,還能減輕結(jié)構(gòu)件重量。文章通過研究鎂與鋼、鈦、銅的潤濕行為及界面結(jié)構(gòu),對其異種金屬焊接接頭的性能改善提供了一定的理論依據(jù)。本課題主要研究了冷金屬過渡條件下,AZ61鎂合金在不同基板(Q235鋼、鍍鋅鋼、TA2純鈦及T2純銅)表面的潤濕行為和界面結(jié)構(gòu),并分別得出了鎂/鋼、鎂/鈦及鎂/銅冷金屬過渡連接的最佳工藝參數(shù),同時(shí)探索了潤濕過程中界面熱輸入與最終潤濕性的關(guān)系。結(jié)果表明:在鎂-鋼潤濕過程中,當(dāng)送絲速度在(3.5-9.5m/min)范圍內(nèi)變化時(shí),鍍鋅層不但不能改善鎂/鋼潤濕性反而導(dǎo)致熔滴過渡不穩(wěn)定造成飛濺;只有當(dāng)送絲速度大于10.5m/min時(shí),鎂/鍍鋅鋼的最終潤濕性才會(huì)好于鎂/裸鋼;無論是鎂/裸鋼還是鎂/鍍鋅鋼連接都會(huì)在其界面形成鋁的富集層,即鎂中的鋁與鋼中的鐵反應(yīng)形成Al-Fe金屬間化合物,該金屬間化合物對鎂/鋼的連接起重要作用。而對鎂/鍍鋅鋼來說,由于金屬鋁和鋼的親和力大于鋅和鋼的親和力,故鋁更容易吸附于鎂/鐵界面,鋅被排擠到兩側(cè)并富集于三相線,而殘留于中間界面的鋅與鎂發(fā)生反應(yīng)形成Mg-Zn共晶層出現(xiàn)在Al-Fe金屬間化合物的上方。另外也探究了在裸鋼表面分別添加厚度為0.1mm的合金粉末后對鎂-鋼潤濕性的影響。結(jié)果表明:添加硅粉后鎂/鋼界面生成Mg2Si金屬間化合物但其對潤濕性無明顯影響;添加銅粉后,界面生成鎂-銅金屬間化合物并促進(jìn)了鎂鋼的潤濕;添加鎳粉的潤濕性雖然變好,但界面結(jié)合非常差;添加鋅粉時(shí)由于鋅蒸發(fā)過程并沒有產(chǎn)生去除鋼板氧化膜的作用從而阻礙了鎂/鋼的潤濕。在鎂/鈦潤濕中,采用大于2.5m/min的送絲速度均能滿足潤濕性的要求。由于鎂與鈦不發(fā)生反應(yīng),兩者的連接是靠鎂中的鋁與鈦反應(yīng)生成Ti3Al金屬間化合物實(shí)現(xiàn)的,其中鋁在鎂-鈦界面上的富集符合熱力學(xué)形成的條件。隨著送絲速度在2.5-9.5m/min范圍內(nèi)增加潤濕性變好,主要可歸結(jié)為隨著送絲速度的增加界面熱輸入增大,界面反應(yīng)更加充分。鈦板表面的氧化膜通過界面上析出的Al-Ti金屬間化合物而被破除,進(jìn)而使體系本征較好的潤濕性變得更加明顯。鎂-銅釬焊界面生成兩層金屬間化合物:Ⅰ層(Mg17Al12和Mg2Cu的共晶相),Ⅱ?qū)?Mg2Cu和Mg Cu2金屬間化合物),其中白色塊狀的Mg Cu2很脆,預(yù)示著差的力學(xué)性能。最后文章通過對比鎂/鋼、鎂/鈦、鎂/銅的潤濕行為,發(fā)現(xiàn)其接觸半徑隨時(shí)間的變化規(guī)律均可由公式:來擬合。其中鎂/鈦的潤濕性好于鎂/鋼、鎂/銅,除了鎂/鈦本征潤濕較好以外,還主要與界面熱輸入有關(guān),鈦板的散熱能力最差,鋼板次之,銅板最好,故相同溫度下,鎂/鈦界面熱輸入最大,使得液態(tài)鎂在鈦板上更好的潤濕鋪展。
【關(guān)鍵詞】：冷金屬過渡 鎂/鋼、鎂/鈦、鎂/銅異種金屬 潤濕性 界面結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG457.1
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 課題意義10-11
• 1.2 鎂/鋼、鎂/鈦、鎂/銅潤濕性的主要影響因素11-13
• 1.2.1 外場力的影響11
• 1.2.2 實(shí)驗(yàn)條件的影響11-12
• 1.2.3 界面反應(yīng)、表面活性物質(zhì)及氧化膜的影響12-13
• 1.3 鎂/鋼、鎂/鈦、鎂/銅潤濕性、界面結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及連接難點(diǎn)13-18
• 1.3.1 鎂/鋼、鎂/鈦、鎂/銅的潤濕性13-14
• 1.3.2 鎂/鋼、鎂/鈦、鎂/銅的界面結(jié)構(gòu)特點(diǎn)14-16
• 1.3.3 鎂/鋼、鎂/鈦、鎂/銅的連接難點(diǎn)16-18
• 1.4 本課題主要研究的內(nèi)容18-19
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料、設(shè)備及方法19-24
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料19
• 2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備19-20
• 2.2.1 潤濕實(shí)驗(yàn)設(shè)備19-20
• 2.2.2 顯微組織分析設(shè)備20
• 2.3 實(shí)驗(yàn)方法20-23
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)技術(shù)路線20-21
• 2.3.2 焊前處理21
• 2.3.3 潤濕實(shí)驗(yàn)21-22
• 2.3.4 數(shù)據(jù)采集22-23
• 2.3.5 樣品顯微組織分析23
• 2.4 小結(jié)23-24
• 第3章 AZ61鎂熔滴在不同鋼板上的潤濕行為與界面特征24-37
• 3.1 潤濕行為24-25
• 3.1.1 鎂/裸鋼的潤濕行為24
• 3.1.2 鎂/鍍鋅鋼板的潤濕行為24-25
• 3.2 宏觀形貌25
• 3.3 界面顯微組織25-29
• 3.3.1 鎂/裸鋼的界面顯微組織25-27
• 3.3.2 鎂/鍍鋅鋼界面顯微組織27-29
• 3.4 合金元素對鎂/裸鋼潤濕行為及界面結(jié)構(gòu)的影響29-35
• 3.4.1 潤濕行為29-30
• 3.4.2 宏觀形貌30-31
• 3.4.3 界面結(jié)構(gòu)31-35
• 3.5 鍍鋅層在鎂/鋼潤濕體系中所起到的作用35-36
• 3.6 小結(jié)36-37
• 第4章 AZ61鎂熔滴在純鈦上的潤濕行為及界面結(jié)構(gòu)37-41
• 4.1 鎂/鈦的潤濕行為37
• 4.2 鎂/鈦的宏觀結(jié)構(gòu)37-38
• 4.3 鎂/鈦的界面結(jié)構(gòu)38-40
• 4.4 小結(jié)40-41
• 第5章 AZ61鎂熔滴在純銅上的潤濕行為及界面結(jié)構(gòu)41-46
• 5.1 鎂/銅的潤濕行為41-42
• 5.2 鎂/銅的宏觀形貌42
• 5.3 鎂/銅的界面結(jié)構(gòu)42-45
• 5.4 小結(jié)45-46
• 第6章 AZ61鎂熔滴在不同基板上潤濕的動(dòng)力學(xué)特征46-51
• 6.1 接觸半徑的擬合規(guī)律46-47
• 6.2 單位時(shí)間內(nèi)鎂熔滴過渡體積47-50
• 6.3 小結(jié)50-51
• 結(jié)論51-52
• 參考文獻(xiàn)52-55
• 致謝55-56
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄56

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1112807