【摘要】：為了發(fā)揮鎂-銅異種金屬各自的性能優(yōu)勢,進(jìn)一步擴(kuò)大鎂合金在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用,很有必要將鎂合金與銅進(jìn)行連接。由于Mg與Cu的晶體結(jié)構(gòu)及物理化學(xué)性質(zhì)差異很大,采用傳統(tǒng)焊接工藝難以獲得界面結(jié)合牢靠的焊接接頭。擴(kuò)散釬焊具有焊接溫度低,焊件受熱均勻,焊接應(yīng)力和變形小等優(yōu)點(diǎn),在異種材料焊接中受到了較多的關(guān)注,其中,合適的中間層材料對(duì)于促使接頭形成、控制界面區(qū)共晶液相層的厚度,抑制金屬間脆性化合物的生成具有積極作用,是改善擴(kuò)散釬焊接頭性能的重要途徑。本文分別以Al箔、Ni箔及Al-Si-Cu合金粉末為中間過渡層材料,對(duì)AZ31B鎂合金和T2工業(yè)純銅進(jìn)行擴(kuò)散釬焊實(shí)驗(yàn),在測試和分析接頭的元素分布、顯微組織與相結(jié)構(gòu)以及力學(xué)性能的基礎(chǔ)上,研究中間層材料的種類、焊接溫度及焊接時(shí)間對(duì)接頭微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響規(guī)律,揭示焊接工藝與接頭組織性能的內(nèi)在聯(lián)系,提出接頭的形成機(jī)制,為深入發(fā)展AZ31B/Cu異種金屬焊接研究提供重要的試驗(yàn)及理論依據(jù)。研究表明,以Al箔為中間層,在460℃~500℃、10min~60min條件下,通過AZ31B基體與Al箔擴(kuò)散形成的共晶液相潤濕鋪展Cu基體,均可獲得Cu/Al/AZ31B擴(kuò)散釬焊接頭。當(dāng)490℃×20min時(shí),接頭的顯微組織為:γ-Cu固溶體+AlCu4金屬間化合物/Al3Mg2+Al5CuMg4+Mg2Cu+(Mg17Al12+α-Mg)共晶組織/α-Mg鎂基固溶體。隨著焊接溫度的升高及保溫時(shí)間的延長,界面擴(kuò)散區(qū)寬度不斷增加,其中的共晶反應(yīng)層和鎂基體晶界滲透層增大明顯;接頭擴(kuò)散區(qū)的顯微硬度呈梯度式分布,其中Cu側(cè)擴(kuò)散層達(dá)到最高265HV。接頭的剪切強(qiáng)度隨著焊接溫度的提升呈先升高后降低的變化規(guī)律,490℃×20min時(shí),剪切強(qiáng)度達(dá)到最高值68MPa,剪切破壞發(fā)生于焊縫區(qū)銅側(cè)擴(kuò)散層,斷口呈韌-脆性混合斷裂。以Ni箔為中間層擴(kuò)散釬焊AZ31B/Cu,當(dāng)490℃T510℃,10mint40min時(shí),接頭冶金性能優(yōu)良。在500℃×30min時(shí),Cu/Ni/AZ31B接頭的顯微組織為:γ-Cu+Cu2Mg/Cu11Mg10Ni9+(α-Mg+Mg2Cu+Mg2Ni)共晶/α-Mg鎂基固溶體。隨著溫度的升高及時(shí)間的延長,界面擴(kuò)散區(qū)寬度不斷增加,其中的共晶反應(yīng)層和銅基擴(kuò)散層增加明顯,鎂基晶界滲透層逐漸消失;接頭擴(kuò)散區(qū)的顯微硬度隨接頭微觀組織的不同呈梯度式分布,在Mg基擴(kuò)散層達(dá)到最高284HV。剪切強(qiáng)度隨保溫時(shí)間的延長呈先后降的分布規(guī)律,500℃×20min時(shí),強(qiáng)度最高71MPa,剪切破壞出現(xiàn)在接頭焊縫區(qū)Mg側(cè)過渡層,斷口呈韌-脆混合斷裂。以Al-Si-Cu釬料為中間夾層,在500℃T540℃,10mint40min時(shí)可通過擴(kuò)散釬焊實(shí)現(xiàn)AZ31B/Cu的有效連接,擴(kuò)散區(qū)厚度隨著溫度的提升及時(shí)間的延長不斷變寬。在540℃×10min時(shí),釬縫區(qū)從Cu到AZ31B微觀組織依次為γ-Cu固溶體+Al-Cu二元化合物/(α-Mg+Mg17Al12+Mg2Si)共晶組織+Al-Cu-Mg三元化合物+Al3Mg2化合物/α-Mg鎂基固溶體;接頭擴(kuò)散區(qū)的顯微硬度呈Mg側(cè)擴(kuò)散層最高,共晶組織層次之,銅側(cè)擴(kuò)散層最小的階梯式分布,并在近Mg側(cè)達(dá)到峰值261HV。剪切強(qiáng)度隨著溫度的升高呈先升后降的分布規(guī)律。當(dāng)510℃×30min時(shí),剪切強(qiáng)度達(dá)到最高51MPa;剪切破壞出現(xiàn)在釬縫Mg側(cè)過渡層,呈韌-脆型混合斷裂。
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【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG457.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2403948