镁合金与钢接触反应钎焊工艺研究

发布时间：2020-09-30 14:31

　　当今世界,因环保、节能和安全的需要,汽车轻量化已经成为汽车发展的潮流。随着镁合金和钢在汽车中使用量的增加,镁合金和钢的连接得到了国内外学者的关注。镁与钢之间的相互固溶度几乎为零,液态下不能生成固溶体和化合物,几乎不发生冶金反应,两者之间熔点、热导率和线膨胀系数差异较大,实现镁合金和钢的连接非常困难。国内外学者对镁合金与钢的连接作了大量焊接尝试,但受热输入和镁合金自身特性的限制,所得焊接接头的力学性能均不理想。接触反应钎焊是在一定温度和压力下,待连接材料表面产生微观液相,结合层原子间经过一定时间的相互扩散,实现整体可靠连接的方法。在镁合金和钢的连接过程中,由于Mg和Fe之间几乎不发生冶金反应,因此,考虑向镁合金和钢之间添加中间过渡层Cu,一方面可以缓解镁和钢之间的热膨胀系数差异,另一方面可以阻隔焊缝中形成脆性相。采用厚度为30μm的T2纯铜箔和H62 Cu-Zn箔作为中间层材料,对AZ31B镁合金和Q235钢进行接触反应钎焊,调整加热温度和保温时间,以寻求最优工艺参数,研究加热温度和保温时间对AZ31B镁合金/Q235钢钎焊接头微观组织和力学性能的影响。结果表明,采用T2纯铜箔作为中间层材料时,在有效的工艺参数条件下,接头界面反应区产物主要为Mg固溶体、Mg_2Cu、AlMg;加热温度为570℃,保温时间为30 min时,钎焊接头抗拉强度达到最大值122.6 MPa,工艺参数过高或过低,均导致抗拉强度下降,此条件下钎焊接头断裂方式为典型的韧性断裂。采用H62 Cu-Zn箔作为中间层材料时,最优工艺参数为加热温度570℃,保温时间60 min;在此工艺参数条件下,钎焊接头抗拉强度达到最大值79.4 MPa;接头界面反应区产物主要由Mg固溶体、MgCu_2、CuMgZn、Cu_3Zn、Al_(0.9)Mg_(3.1)组成;钎焊接头因存在硬脆性金属间化合物而产生断裂。
【学位单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG454
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 异种金属的焊接
    1.3 镁合金-钢异种金属焊接性
    1.4 镁合金-钢异种金属焊接研究现状
        1.4.1 搅拌摩擦焊技术
        1.4.2 熔焊技术
        1.4.3 激光焊技术
        1.4.4 点焊技术
        1.4.5 钎焊及扩散焊技术
        1.4.6 熔钎焊技术
    1.5 本课题的研究内容
第2章试验材料、设备及方法
    2.1 试验材料
        2.1.1 试验材料成分和性能
    2.2 试验设备
        2.2.1 焊接设备
        2.2.2 分析设备
    2.3 试验方法
        2.3.1 焊接方法
        2.3.2 测试分析方法
第3章填加纯铜(T2)中间层的AZ31B/Cu/Q235接触反应钎焊
    3.1 引言
    3.2 中间层的确定
    3.3 加热温度对AZ31B/T2(Cu)/Q235钎焊接头的影响
        3.3.1 加热温度对AZ31B/T2(Cu)/Q235钎焊接头宏观形貌的影响
        3.3.2 加热温度对AZ31B/T2(Cu)/Q235钎焊接头微观组织的影响
        3.3.3 加热温度对AZ31B/T2(Cu)/Q235钎焊接头力学性能的影响
    3.4 保温时间对AZ31B/T2(Cu)/Q235钎焊接头的影响
        3.4.1 保温时间对AZ31B/T2(Cu)/Q235钎焊接头宏观形貌的影响
        3.4.2 保温时间对AZ31B/T2(Cu)/Q235钎焊接头微观组织的影响
        3.4.3 保温时间对AZ31B/T2(Cu)/Q235钎焊接头力学性能的影响
    3.5 AZ31B/T2(Cu)/Q235钎焊接头镁母材侧界面反应层XRD分析
    3.6 AZ31B/T2(Cu)/Q235钎焊接头镁母材侧界面断口分析
    3.7 AZ31B/T2(Cu)/Q235钎焊接头硬度分析
    3.8 本章小结
第4章填加H62(Cu-Zn)中间层的AZ31B/Cu/Q235接触反应钎焊
    4.1 引言
    4.2 中间层的确定
    4.3 加热温度对AZ31B/H62(Cu-Zn)/Q235钎焊接头的影响
        4.3.1 加热温度对AZ31B/H62(Cu-Zn)/Q235钎焊接头宏观形貌的影响
        4.3.2 加热温度对AZ31B/H62(Cu-Zn)/Q235钎焊接头微观组织的影响
        4.3.3 加热温度对AZ31B/H62(Cu-Zn)/Q235钎焊接头力学性能的影响
    4.4 保温时间对AZ31B/H62(Cu-Zn)/Q235钎焊接头的影响
        4.4.1 保温时间对AZ31B/H62(Cu-Zn)/Q235钎焊接头宏观形貌的影响
        4.4.2 保温时间对AZ31B/H62(Cu-Zn)/Q235钎焊接头微观组织的影响
        4.4.3 保温时间对AZ31B/H62(Cu-Zn)/Q235钎焊接头力学性能的影响
    4.5 AZ31B/H62(Cu-Zn)/Q235钎焊接头钢母材侧界面反应层XRD分析
    4.6 AZ31B/H62(Cu-Zn)/Q235钎焊接头钢母材侧界面断口分析
    4.7 AZ31B/T2(Cu)/Q235钎焊接头硬度分析
    4.8 本章小结
第5章 AZ31B/Cu/Q235钎焊接头连接机理分析
    5.1 最佳工艺参数下AZ31B/Cu/Q235钎焊接头的连接机理
        5.1.1 最佳工艺参数下AZ31B/T2(Cu)/Q235钎焊接头的连接机理
        5.1.2 最佳工艺参数下AZ31B/H62(Cu-Zn)/Q235钎焊接头的连接机理
        5.1.3 中间层材料对AZ31B/Cu/Q235钎焊接头的影响
    5.2 界面组织对AZ31B/Cu/Q235钎焊接头力学性能的影响
        5.2.1 界面组织对AZ31B/T2(Cu)/Q235钎焊接头力学性能的影响
        5.2.2 界面组织对AZ31B/H62(Cu-Zn)/Q235钎焊接头力学性能的影响
        5.2.3 填加Zn元素对AZ31B/Cu/Q235钎焊接头力学性能的影响
    5.3 AZ31B/Cu/Q235钎焊接头常见缺陷分析
        5.3.1 溶蚀
        5.3.2 气孔
        5.3.3 裂纹
    5.4 本章小结
结论
攻读学位期间发表的学术论文
参考文献
致谢

【参考文献】