采用電場激活擴(kuò)散連接技術(shù)（FADB）實現(xiàn)了AZ31B/Cu的擴(kuò)散連接。利用SEM、EDS和TEM分析了擴(kuò)散溶解層的顯微組織、相組成和界面元素分布。采用萬能試驗機對連接界面的抗剪切性能進(jìn)行了測試。結(jié)果表明:AZ31B與Cu通過固相擴(kuò)散形成了良好的冶金結(jié)合界面,擴(kuò)散溫度低于475℃時擴(kuò)散溶解層由MgCu2、Mg2Cu和MgCuAl組成,此時接頭的薄弱環(huán)節(jié)為Mg2Cu。擴(kuò)散溫度為500℃時擴(kuò)散溶解層由Mg2Cu、（α-Mg+Mg2Cu）共晶組織和MgCuAl組成,共晶組織的形成導(dǎo)致接頭的抗剪強度進(jìn)一步降低,并成為新的薄弱環(huán)節(jié)。當(dāng)擴(kuò)散溫度為450℃,保溫時間為30min時,界面的抗剪強度隨保溫時間的延長先增大后減小,最大可達(dá)40.23MPa。 

【文章來源】：材料工程. 2015,43(02)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

圖１實驗裝置示意圖Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆａｐｐａｒａｔｕｓ

第４３卷第２期電場作用下ＡＺ３１Ｂ／Ｃｕ擴(kuò)散界面的結(jié)構(gòu)及性能Ｍｇ２Ｃｕ向Ｃｕ一側(cè)擴(kuò)散，并且Ｍｇ、Ａｌ原子的活性較Ｃｕ原子強，因此反應(yīng)擴(kuò)散基本發(fā)生在靠近Ｃｕ基體的一側(cè)，故在Ｍｇ２Ｃｕ擴(kuò)散溶解層中靠近ＭｇＣｕ２處生成了少量的ＭｇＣｕＡｌ化合物。圖２ＡＺ３１Ｂ／Ｃｕ連接界面的微觀形貌（ａ）ＳＥＭ；（ｂ）ＴＥＭＦｉｇ．２ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｂｅｔｗｅｅｎＡＺ３１Ｂ／Ｃｕｃｏｕｐｌｅ（ａ）ＳＥＭ；（ｂ）ＴＥＭ當(dāng)擴(kuò)散溫度升至４７５℃時，ＥＤＳ分析結(jié)果表明擴(kuò)散溶解層的結(jié)構(gòu)沒有明顯變化，但是各層的厚度有所增加（見圖３（ａ））。這是因為隨著溫度的升高，更多的原子借助能量起伏越過勢壘進(jìn)行遷移，同時金屬內(nèi)部空位濃度的提高也有利于擴(kuò)散反應(yīng)的進(jìn)行。當(dāng)擴(kuò)散溫度升至５００℃時，擴(kuò)散溶解層中出現(xiàn)了花紋狀的共晶組織（見圖３（ｂ）中大圈所示），對其進(jìn)行相成分分析發(fā)現(xiàn)，該組織為α－Ｍｇ和Ｍｇ２Ｃｕ的共晶體，其中淺色部分為Ｍｇ２Ｃｕ，深色部分為α－Ｍｇ。擴(kuò)散溶解層中其余兩層分別為Ｍｇ２Ｃｕ和ＭｇＣｕＡｌ，沒有發(fā)現(xiàn)ＭｇＣｕ２層。結(jié)合Ｍｇ－Ｃｕ二元合金相圖（見圖３（ｃ））可知，當(dāng)擴(kuò)散溫度超過４８５℃時，初始形成的Ｍｇ２Ｃｕ層將與多余的Ｍｇ原子發(fā)生共晶反應(yīng)形成α－Ｍｇ＋Ｍｇ２Ｃｕ共晶組織，同時由于共晶液相的擴(kuò)散能力較強且液相中Ｍｇ原子的濃度較大，因此共晶液相中的Ｍｇ原子在濃度梯度的作用下穿過Ｍｇ２Ｃｕ層向ＭｇＣ

度較大，因此共晶液相中的Ｍｇ原子在濃度梯度的作用下穿過Ｍｇ２Ｃｕ層向ＭｇＣｕ２層擴(kuò)散，與ＭｇＣｕ２結(jié)合形成Ｍｇ２Ｃｕ，從而引起界面物相和形態(tài)的變化。同時由于共晶液相的形成，Ｃｕ原子向鎂合金一側(cè)擴(kuò)散的阻力減小，大量的Ｃｕ原子向ＭｇＣｕＡｌ層擴(kuò)散，在靠近鎂合金基體一側(cè)與活潑的Ｍｇ原子生成Ｍｇ２Ｃｕ，而在共晶溫度以上Ｍｇ２Ｃｕ與Ｍｇ隨之發(fā)生共晶反應(yīng)形成α－Ｍｇ＋Ｍｇ２Ｃｕ共晶組織（如圖３（ｂ）中小圈所示）。圖３不同溫度下ＡＺ３１Ｂ／Ｃｕ連接界面的ＳＥＭ形貌及Ｍｇ－Ｃｕ二元合金相圖（ａ）４７５℃；（ｂ）５００℃；（ｃ）Ｍｇ－Ｃｕ二元合金相圖Ｆｉｇ．３ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆＡＺ３１Ｂ／ＣｕｉｎｔｅｒｆａｃｅｓａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓａｎｄＭｇ－Ｃｕｂｉｎａｒｙａｌｌｏｙｐｈａｓｅｄｉａｇｒａｍ（ａ）４７５℃；（ｂ）５００℃；（ｃ）Ｍｇ－Ｃｕｂｉｎａｒｙａｌｌｏｙｐｈａｓｅｄｉａｇｒａｍ２．２擴(kuò)散溶解層形成過程分析ＡＺ３１Ｂ／Ｃｕ連接界面的形成過程如圖４所示。在擴(kuò)散反應(yīng)初期（見圖４（ａ）），ＡＺ３１Ｂ／Ｃｕ連接界面相互接觸，在壓力的作用下實際接觸面積逐漸增大，根據(jù)擴(kuò)散溶解結(jié)晶理論［１７］，當(dāng)鎂合金與銅之間的距離達(dá)到擴(kuò)散所需的物理條件后，在濃度梯度和電場的協(xié)同作用下Ｍｇ原子和Ｃｕ原子擺脫晶格束縛發(fā)生互擴(kuò)散（見圖４（ｂ）），由于Ｃｕ幾乎不溶于Ｍｇ，所以二者之間的連接主要通過Ｍｇ向Ｃｕ中進(jìn)行擴(kuò)散。當(dāng)Ｍｇ在Ｃｕ中的

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]AZ31B/Cu異種金屬過渡液相擴(kuò)散焊接頭的顯微組織及性能[J]. 杜雙明,劉剛,王明靜.  中國有色金屬學(xué)報. 2013(05)
[2]TiAl合金與高溫合金的擴(kuò)散焊接頭組織及性能[J]. 周媛,熊華平,毛唯,陳波,葉雷.  材料工程. 2012(08)
[3]SiO2f/SiO2復(fù)合材料自身及其與銅、不銹鋼的釬焊[J]. 陳波,熊華平,毛唯,程耀永.  航空材料學(xué)報. 2012(01)
[4]Influences of diffusion bonding process parameters on bond characteristics of Mg-Cu dissimilar joints[J]. G. MAHENDRAN,V. BALASUBR AMANIAN,T. SENTHILVELAN.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2010(06)
[5]鎂合金加工技術(shù)發(fā)展趨勢與開發(fā)應(yīng)用前景[J]. 劉靜安.  輕合金加工技術(shù). 2001(11)

博士論文
[1]鋁合金與不銹鋼低溫擴(kuò)散焊及界面主組元擴(kuò)散行為研究[D]. 吳銘方.江蘇大學(xué) 2011

碩士論文
[1]鎂銅異種金屬TIG焊接性的研究[D]. 王生希.大連理工大學(xué) 2006



本文編號：3608051