目前镁、铝异种金属焊接方式主要分为熔焊,固相焊和钎焊三种,每种焊接方法可细分。
1 镁、铝的熔焊
1) 气体保护焊
气体保护焊是一种较为传统的焊接方式,其焊接所需器材价格低廉,焊接条件易满足,其中TIG焊由于其本身特性适合焊接镁铝等轻金属。然而,李亚江和刘鹏等 [12] 的研究表明,运用TIG焊接铝、镁异种金属时,焊缝的微观组织为树枝晶,两侧熔合区的微观组织为硬度很高的柱状晶,而柱状晶有方向性,当其在熔合区内所占的比率过高时,就容易导致再热加工破裂,显然,常规的TIG焊若不经过改进,并不是非常合适运用于镁、铝异种合金的连接。当然,李亚江和刘鹏等[13]还采用了电磁脉冲钨极氩弧焊(EMP-TIG)的方法进行试验,经过调整电磁脉冲钨极氩弧焊的焊接工艺参数(如加大脉冲电流),有效的减少了单纯使用TIG焊时在熔合区处产生的硬脆区的宽度。以上说明传统的焊接方法并非完全不可取,通过一定的复合和改进,或许能有新的发现和突破。87851
2) 激光焊
激光是高能束流的一种,激光焊接时能量密度高、热输入量小、热影响区窄[14]。以上优点都有益于改善焊接接头中金属间化合物的散布状况,因而可能是解决镁、铝异种金属焊接难题的一种途径。
李慧和钱鸣等[15]对AZ31B 镁合金和 6061 铝合金进行激光焊接。结果表明,采用搭接的方式焊接时,在两者结合面到铝板熔池的底部之间,镁与铝以涡流状的形式存在,同时当熔深超过了2。2mm时,凝固过程中容易出现裂纹。采用对接的形式时,焊缝区域的硬度值高于母材区,表明在整个焊缝区生成了脆硬的金属间化合物。因为生成了又硬又脆的金属间化合物,焊接接头均容易于镁合金一侧的熔合线区域断裂。这表明激光焊焊接镁、铝异种合金也有一定的限制,不能有效减少金属间化合物的产生,需要进一步研究改进。论文网
3) 冷金属过渡焊
冷金属过渡焊接技术(CMT)是一种新型的无焊渣无飞溅的焊接工艺技术[16]。
尚晶、王克鸿等[17、18]和李广乐[19]的研究中,使用了铜焊丝和铝焊丝作为填充材料,焊接方式为 CMT焊接。填充铝焊丝时,由于生成了脆硬的镁铝系金属间化合物,熔合区的硬度很高,接头断裂发生在镁一侧熔合线处,为脆性断裂,断口截面检测出很多镁铝系金属间化合物,故而焊接接头抗拉强度很低。填充铜焊丝时,由于接头两边产生了不同的金属间化合物,两边熔合区的硬度值分布不匀称可是都很高。接头断裂也是在镁侧熔合线处产生,且同样为脆性断裂。接头静载强度不高的主要原因是在镁侧熔合区中存在着很多脆硬的Cu2Mg镁铜金属间化合物。
2 镁、铝的钎焊
钎焊指的是使用比母材熔点低的金属材料作为钎料,焊接过程中控制焊接温度比钎料熔点高且比母材熔点低,使得钎料熔化为液态而湿润母材,填充接头的空隙同时与母材互相作用从而连接两个焊件[20]。由于钎料的熔点比母材低,焊接时所需的温度较低,从而热输入量较小,这个可以有效地减少脆硬的金属间化合物的量,所以应该合适运用于镁铝异种合金的焊接。刘飞和张兆栋等[21]的研究中采用填锌丝TIG焊的方法焊接Al6061铝合金和AZ31B镁合金。试验结果发现,焊缝中出现了MgZn2和少量的α-Al、β-Zn、γ-Mg等固溶体,这样通过引入锌基化合物,可以明显地减少脆硬的镁铝金属间化合物的量,提升焊接接头的性能。通过硬度试验,发现焊缝的硬度比母材的硬度要高很多,镁侧的焊缝硬度最高达到 374。6 HV,而铝侧焊缝的硬度比镁侧焊缝的硬度低。所得的焊接接头的抗拉强度强度为75MPa,极大地超过了镁、铝使用熔焊的方式连接时的对接接头的强度。以上研究验证了钎焊焊接镁、铝异种金属的能力,证明其有较大的发展前景。