国内外镁铝异种金属焊接研究现状
时间:2017-03-19 13:17 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 大连理工大学的王恒、刘黎明、柳绪静用厚度为1.7mm的AZ31B变形镁合金和6061铝合金，试件尺寸为90mm*60mm*1.7mm镁铝直接焊接，采用直接焊和镀锡焊接两种方式研究。发现镁与铝直接焊接，镁与铝之间有明显的界面，镁元素向6061Al中进行大量扩散形成扩散层.镁铝镀锡焊接，阻止了镁向6061Al中的扩散，而锡与6061Al有较强的相互扩散能力，见图1.2、1.3。可见，锡过渡层对镁与铝的直接接触起到了一定的阻碍作用，有利于改善焊接接头的性能[25]。6621 图1.2 镀锡焊电子探针表面形貌 图1.3 镀锡焊接头微区电子探针成分曲线 山东大学李亚江等人[26]采用脉冲钨极氩弧焊（EMP-TIG），用铝焊丝SAl-3作为填充金属，对镁(Mg1)与铝(Al1060)异种轻金属进行焊接，Mg/Al焊接接头靠近镁一侧的热影响区组织较细小，焊缝组织形态为树枝状晶，见图1.4。Mg/Al熔合区存在柱状树枝晶等轴树枝状晶和柱状晶二个界限明显的结晶区，显微组织的生长方向垂直于熔合区，见图1.5。 图1.4 Mg/Al接头镁侧熔合区的显微金相 图1.5 Mg/Al接头镁侧熔合区的显微SEM Rattana Borrisutthekul等[27]采用激光搭接焊接AZ31B镁合金和A5052-O铝合金，为了避免镁合金氧化选择镁合金在上铝合金在下的搭接方式，得到接头的剪切结合强度为48MPa。 （2） 激光—TIG复合热源焊接 大连理工大学的柳绪静、刘黎明等人[28]采用激光-TIG复合热源和TIG焊接异种金属镁和铝，结果表明，TIG焊接镁和铝形成连续的金属间化合物层，导致镁和铝接触的界而开裂，不能实现有效的连接。激光-TIG复合热源由于其焊接速度高和对熔池的快速搅拌作用，使镁和铝形成的金属间化合物由连续的层状变成弥散的状态，见图1.6，改善了异种金属镁和铝的焊接性。镁和铝激光-TIG复合热源焊接的焊缝成形均匀美观。 图1.6 激光—TIG复合热源缝焊镁和铝焊缝横断面形貌 （3） 钎焊 大连理工大学的刘黎明、谭锦红[29]以镁合金(AZ31) /铝合金(6061)接触反应钎焊为研究对象，采用Al—Si粉末、Sn、Zn等钎料，结合试验对不同钎料钎焊镁和铝的组织性能等各方面进行了研究，试验工艺参数见图1.7。 图1.7试验工艺参数 发现当镁和铝进行直接接触反应钎焊或采用Al-Si钎料进行连接得到的接头性能都很不理想，基本不到10MPa。采用Sn钎料进行的镁和铝接触反应钎焊接头剪切性能有一定程度的提高，但由于A1和Sn能大量互溶，而在铝基体产生大量的溶蚀现象。采用Zn作为钎料能获得较好的接头性能，同时由于所需要的焊接温度低、时间短，对镁和铝基体产生影响较少。 （4） 搅拌摩擦焊接 目前的铝合金与镁合金的FSW研究主要集中在4mm以下的板材。Khodir和Shibayanagi[30]研究了3 mm厚2024铝合金与AZ31镁合金的FSW，在焊核区未发现孔洞及缺陷，但在焊缝区生成大量的金属间化合物，导致焊核的硬度远高于母材.Somasekharan和Murr[31]在6061铝合金与AZ31及AZ91镁合金的FSW研究中也发现了类似的现象，但没有报道接头的强度。Yan等[32]在进行4mm厚的1060纯A1与AZ31镁合金的FSW时发现，偏置搅拌针可以减缓焊核区金属间化合物的生成，消除焊接产生的裂纹，焊缝的强度可达82.4 MPa。 Kostka等[33]在进行1.5 mm厚的6040铝合金与AZ31镁合金的FSW时发现。焊接界面处存在1μm厚的Mg17A112反应层，同时Mg17Al12相附近发现纳米结构的Al3Mg2。 中国科学院金属研究所王东等人采用搅拌针置中(M4A4)、向镁合金侧偏置2mm (M6A2)和向铝合金侧偏置2mm (A6M2)3种焊接方式，研究了6mm厚6061-T651铝合金和AZ31镁合金轧制板材的搅拌摩擦焊接。3种焊接方式均在焊接界面处发现Mg17Al12相的生成和由于共晶相熔化和随后冷却所形成的孔洞，分别如图1.8、1.9所示。在M4A4和M6A2样品中，少量的Al搅入到镁合金侧形成金属间化合物Mg17Al12，而在A6M2样品中，少量的Mg搅入到铝合金中也形成金属间化合物Mg17Al12，在Mg17Al12与基体的界面处存在微小孔洞。由于焊核区仅有少量的Mg17Al12生成，其硬度变化并不显著。焊接界面处生成的金属间化合物及孔洞显著降低接头的拉伸性能[34]。 (责任编辑：qin) |