AZ31B镁合金/6063铝合金超声辅助钎焊接头界面组织研究
发布时间：2021-03-29 21:21
铝合金和镁合金都具有密度小,比强度高等优点,在航天、航空等行业得到了广泛的应用。但这两种金属焊接时极易生成脆性的金属间化合物,使其很难获得性能优良的接头。在钎焊时,如何选择钎料避免有害金属间化合物的生成,是获得铝/镁异种金属优质接头的关键。为此本文选用了自制的Sn-Zn-Ag、Zn-Sn-Cu以及Mg-Al-Zn钎料,在大气下采用超声波辅助钎焊技术进行了6063铝合金/AZ31B镁合金的焊接。通过OM、SEM以及EDS能谱观察分析了钎焊接头的微观形貌及元素分布,XRD分析了焊缝两侧界面的物相组成,并使用万能力学试验机检测了钎焊接头的力学性能,得到了以下的实验结果。实验结果表明,采用Sn-Zn-Ag钎料在超声波作用下钎焊镁/铝异种金属,能够有效的阻止Mg-Al高脆硬性的金属间化合物的生成。但在钎缝与镁母材界面处和钎缝中,都会有大量的Mg-Sn金属间化合物的生成,明显不利于接头的力学性能。测得使用该钎料时,获得的镁/铝钎焊接头的平均剪切强度为37MPa,断裂位置在镁合金与钎缝界面处的Mg-Sn金属间化合物处。研究还同时发现,超声波作用下,Sn-Zn-Ag钎料对铝合金基体有着显著的溶解作用,...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
A1-Mg二元合金相图
a) 熔核中心位置处镁/镍界面 b）图 a）中 B 区域放大后微观形貌c）图 a）中 C 区域放大后微观形貌 d）图 a）中 D 区域放大后微观形貌图1.2 熔核横截面的微观组织形貌图魏强[20]等人使用电阻点焊，焊接 2mm 厚的 AZ31B 镁合金和 5A06 铝合金异种材料发现，在电阻点焊镁/铝异种金属时存在着一个最佳的焊接参数，为电极压力 6.6KN，焊接电流 43KA，焊接时间 6 个周波。在此参数下，点焊接头的组成相主要为 ε-Mg、Al12Mg17等，但是抗拉剪力偏小为 3.91KN。并且由于镁、铝合金物理化学性能上的差异造成接头两侧受热不均匀
但与直接焊接产生的镁/铝系金属间化合物相比，已经有了大大的改善，界面处无高脆硬性相生成，有利于接头的力学性能的改善。图1.3 以Zn作为中间层的接头微观形貌及其线扫描为了进一步分析界面组织的变化过程，图 1.3 各区进行 EDS 能谱点分析，结果如表 1.2 所示。由表可知，以 Zn 箔作为中间层焊接铝/镁异种金属，其接头出现的共晶组织及柱状组织为 Mg-Zn 共晶组织；焊缝与铝合金界面处的亮白层为Al-Mg-Zn 化合物；焊缝靠近铝侧界面处的深灰色扩散层为富 Al 相。表 1.2 图 1.3 接头界面元素分析位置 Al Mg 相1 2.7 1.74 富 Al 相2 660 649 Al5Mg11Zn43 935 1087 MgZn24 207 145 Mg-Zn 共晶体5 23.8 25.8 Mg-Zn 共晶体南京理工大学周红云[23]通过搅拌摩擦焊的方法，通过铝/镁异种合金搭接的形式，采用自制的 Z 型接头焊接铝/镁异种金属。研究结果表明，其抗拉强度，随着焊接速度的变化而变化
【参考文献】：
期刊论文
[1]Zn中间层对镁/铝异种金属激光焊接的影响[J]. 麻丁龙,牛锐锋,赵宏刚,张俊华,朱维兴,王鹏飞. 激光技术. 2017(06)
[2]Zn-Ag-Cu钎料超声钎焊AZ31B镁合金/6063铝合金[J]. 路文江,任相羿,俞伟元. 电焊机. 2015(10)
[3]激光焊接镁/铝异种金属的显微组织与性能[J]. 周惦武,田伟,徐少华,刘金水. 稀有金属材料与工程. 2015(10)
[4]Microstructure and properties of joint for stirring brazing of dissimilar Al/Mg alloy during heating processes[J]. Hui-Bin Xu,Hui-Bin Sun,Hui Yang,Lu-Xin Chi,Jun Chen. Rare Metals. 2015(04)
[5]镁铝异种金属TIG焊接头性能的研究[J]. 刘政军,宫颖,苏允海. 材料工程. 2015(03)
[6]超声波对BT20钛合金激光沉积修复作用机制探究[J]. 王维,郭鹏飞,杨光,钦兰云,卞宏友,王伟,任宇航. 红外与激光工程. 2014(08)
[7]基于Zn过渡层的Mg/Al点焊接头性能研究[J]. 胡德安,吴晖,陈益平,李晶晶. 热加工工艺. 2014(05)
[8]超声波和电脉冲对钢液凝固组织的影响[J]. 权淑丽,郭昭桥,陶力农. 钢铁钒钛. 2014(01)
[9]超声时间和预留间隙对超声波辅助钎焊镁合金钎料填缝性能的影响[J]. 李红,耿园月,闫久春,栗卓新. 焊接学报. 2013(01)
[10]钎焊温度及保温时间对Sn-30Zn钎料钎焊Mg/Al异种金属组织和性能的影响[J]. 王志,刘飞,刘黎明. 焊接学报. 2012(10)
硕士论文
[1]铝/镁合金搅拌摩擦搭接焊接头界面组织及性能研究[D]. 甘瑞根.兰州理工大学 2016
[2]铝/镁异种合金搅拌摩擦焊工艺试验研究[D]. 周红云.南京理工大学 2016
[3]Zn基中温钎料的研究[D]. 马菲.吉林大学 2012
[4]镁合金—铝合金爆炸复合材料界面组织与性能的影响研究[D]. 张立奎.南京理工大学 2008
本文编号：3108211
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
A1-Mg二元合金相图
a) 熔核中心位置处镁/镍界面 b）图 a）中 B 区域放大后微观形貌c）图 a）中 C 区域放大后微观形貌 d）图 a）中 D 区域放大后微观形貌图1.2 熔核横截面的微观组织形貌图魏强[20]等人使用电阻点焊，焊接 2mm 厚的 AZ31B 镁合金和 5A06 铝合金异种材料发现，在电阻点焊镁/铝异种金属时存在着一个最佳的焊接参数，为电极压力 6.6KN，焊接电流 43KA，焊接时间 6 个周波。在此参数下，点焊接头的组成相主要为 ε-Mg、Al12Mg17等，但是抗拉剪力偏小为 3.91KN。并且由于镁、铝合金物理化学性能上的差异造成接头两侧受热不均匀
但与直接焊接产生的镁/铝系金属间化合物相比，已经有了大大的改善，界面处无高脆硬性相生成，有利于接头的力学性能的改善。图1.3 以Zn作为中间层的接头微观形貌及其线扫描为了进一步分析界面组织的变化过程，图 1.3 各区进行 EDS 能谱点分析，结果如表 1.2 所示。由表可知，以 Zn 箔作为中间层焊接铝/镁异种金属，其接头出现的共晶组织及柱状组织为 Mg-Zn 共晶组织；焊缝与铝合金界面处的亮白层为Al-Mg-Zn 化合物；焊缝靠近铝侧界面处的深灰色扩散层为富 Al 相。表 1.2 图 1.3 接头界面元素分析位置 Al Mg 相1 2.7 1.74 富 Al 相2 660 649 Al5Mg11Zn43 935 1087 MgZn24 207 145 Mg-Zn 共晶体5 23.8 25.8 Mg-Zn 共晶体南京理工大学周红云[23]通过搅拌摩擦焊的方法，通过铝/镁异种合金搭接的形式，采用自制的 Z 型接头焊接铝/镁异种金属。研究结果表明，其抗拉强度，随着焊接速度的变化而变化
【参考文献】：
期刊论文
[1]Zn中间层对镁/铝异种金属激光焊接的影响[J]. 麻丁龙,牛锐锋,赵宏刚,张俊华,朱维兴,王鹏飞. 激光技术. 2017(06)
[2]Zn-Ag-Cu钎料超声钎焊AZ31B镁合金/6063铝合金[J]. 路文江,任相羿,俞伟元. 电焊机. 2015(10)
[3]激光焊接镁/铝异种金属的显微组织与性能[J]. 周惦武,田伟,徐少华,刘金水. 稀有金属材料与工程. 2015(10)
[4]Microstructure and properties of joint for stirring brazing of dissimilar Al/Mg alloy during heating processes[J]. Hui-Bin Xu,Hui-Bin Sun,Hui Yang,Lu-Xin Chi,Jun Chen. Rare Metals. 2015(04)
[5]镁铝异种金属TIG焊接头性能的研究[J]. 刘政军,宫颖,苏允海. 材料工程. 2015(03)
[6]超声波对BT20钛合金激光沉积修复作用机制探究[J]. 王维,郭鹏飞,杨光,钦兰云,卞宏友,王伟,任宇航. 红外与激光工程. 2014(08)
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[8]超声波和电脉冲对钢液凝固组织的影响[J]. 权淑丽,郭昭桥,陶力农. 钢铁钒钛. 2014(01)
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[10]钎焊温度及保温时间对Sn-30Zn钎料钎焊Mg/Al异种金属组织和性能的影响[J]. 王志,刘飞,刘黎明. 焊接学报. 2012(10)
硕士论文
[1]铝/镁合金搅拌摩擦搭接焊接头界面组织及性能研究[D]. 甘瑞根.兰州理工大学 2016
[2]铝/镁异种合金搅拌摩擦焊工艺试验研究[D]. 周红云.南京理工大学 2016
[3]Zn基中温钎料的研究[D]. 马菲.吉林大学 2012
[4]镁合金—铝合金爆炸复合材料界面组织与性能的影响研究[D]. 张立奎.南京理工大学 2008
本文编号：3108211
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