Mg-Al-Zn系镁合金用钎料的研究

发布时间：2017-09-07 06:38

  本文关键词：Mg-Al-Zn系镁合金用钎料的研究

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【摘要】：镁合金被誉为21世纪“绿色工程材料”,其比重较小,比强度、比刚度高,具有优良的减震性、导热性、可回收性,且镁的蕴含量比较丰富,在汽车、航空航天、电子等领域得到越来越广泛的应用。由于镁合金本身的焊接特性,镁合金的焊接方式也成为制约镁合金发展的因素。熔化焊时很容易产生裂纹、气孔等缺陷及热影响区性能下降,钎焊时母材不熔化,只有钎料熔化,依靠液态钎料和固态母材间的相互扩散形成钎焊接头。在钎焊过程中,由于钎焊温度较低,母材的物理化学性能受到的影响小,焊接应力和变形较小。所以钎焊已经成为镁合金焊接的重要方法之一。本文主要从镁合金钎焊材料入手,对AZ31B镁合金低熔点钎料进行研究,获得了熔点低、润湿性好、性能优良、经济无毒的钎料合金。经综合分析,确定钎料合金系统以Sn-Zn系为基,添加合金元素A1和Mg,改善钎料的润湿性,降低钎料熔点,提高力学性能。通过设计钎料配方,进行钎料铺展试验,对钎料配方进行优化。试验结果表明,适量Al、Mg元素的添加可以显著改善.Sn基钎料的润湿性,其中当Al和Mg含量分别在1.7%和3.4%时,Sn-Zn-Al与Sn-Zn-Mg系两种三元钎料的润湿性较好,经优化后得到的Sn-Zn-Al-Mg系四元钎料的润湿性得到进一步改善。采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射及性能测试等分析测试方法对钎料的组织物相及性能进行研究。结果表明,A1的加入细化了Sn-Zn-Al系钎料基体组织,且针状富Zn相数量较Sn-Zn共晶钎料明显减少,Al-Zn-Sn固溶体以树枝状或花瓣状形态分布在基体上；Sn-Zn-Mg系钎料中灰色块状组织增加,可能为Mg2Sn化合物+p-Sn固溶体；润湿性最好的Sn-Zn-Al-Mg系钎料基体由初生的β-Sn相+细化的(Sn-Zn)共晶组织+针状富Zn相组成,在基体上分布的块状组织由(Sn-Zn)共晶+Mg2Al3+Mg32(Al, Zn)49化合物组成,少量的Mg2Sn化合物分布于Sn-Zn共晶组织上,树枝状组织为Al-Zn-Sn固溶体。三种多元钎料的熔点均在210℃以下,其中Sn-Zn-Al-Mg系钎料熔点最低,熔化温度区间为181.3-C～191.8℃,固一液相线温度间隔为10.5℃；三种钎料中Sn-Zn-Al-Mg系钎料抗拉强度最高,抗拉强度为122MPa。经综合分析当Al和Mg元素含量分别为1.8%和1.5%,Sn-Zn-Al-Mg系钎料组织性能最佳,为试验选定的最优钎料,可用于钎焊AZ31B变形镁合金。使用最优钎料钎焊AZ31B变形镁合金,通过光学显微镜、扫描电镜等设备对钎焊接头进行了组织分析。结果表明,在钎缝界面区发现明亮的过渡层,经推测为Mg2Sn相+Al-Zn固溶体相+Sn-Zn共晶组织,钎缝中心区域基体是Sn-Zn过共晶组织,分布着Al-Zn-Sn固溶体相,通过面扫描发现钎料元素与母材元素之间的元素扩散较明显。
【关键词】：镁合金 钎焊 钎料 润湿性 组织成分 性能 钎焊接头
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG425.1
【目录】：

• 摘要10-12
• Abstract12-14
• 第1章 绪论14-26
• 1.1 选题背景及意义14-15
• 1.2 镁合金的应用及焊接性15-16
• 1.2.1 镁合金的应用15-16
• 1.2.2 镁合金的焊接性16
• 1.3 国内外研究现状16-24
• 1.3.1 镁合金熔化焊的研究现状16-20
• 1.3.2 镁合金钎焊的研究现状20-24
• 1.4 课题研究目的及主要内容24-26
• 1.4.1 研究目的24
• 1.4.2 研究内容24-26
• 第2章 试验材料、设备及方法26-36
• 2.1 试验材料26-27
• 2.1.1 试验母材26
• 2.1.2 试验用钎剂26-27
• 2.1.3 试验用钎料27
• 2.2 试验设备27-32
• 2.2.1 钎料的熔炼27-29
• 2.2.2 钎料的铺展试验29-32
• 2.2.3 钎焊试验32
• 2.3 试验方法32-35
• 2.3.1 显微组织分析方法32-33
• 2.3.2 性能测试方法33-35
• 2.4 本章小结35-36
• 第3章 钎料配方设计及优化36-50
• 3.1 引言36
• 3.2 钎料合金系的确定36-40
• 3.2.1 钎料的设计原则36-37
• 3.2.2 钎料合金元素的选择37-40
• 3.3 钎料配方设计及成分测定40-43
• 3.3.1 钎料配方设计40-41
• 3.3.2 钎料的元素成分测定41-43
• 3.4 合金元素Al或Mg对三元钎料润湿性的影响43-46
• 3.4.1 不同含量Al对SZ-xAl系钎料润湿性的影响43-45
• 3.4.2 不同含量Mg对SZ-yMg系钎料润湿性的影响45-46
• 3.5 钎料配方优化46-48
• 3.5.1 四元钎料配方设计46-47
• 3.5.2 合金元素Al和Mg对四元钎料润湿性的影响47-48
• 3.6 本章小结48-50
• 第4章 钎料的组织成分及性能分析50-64
• 4.1 引言50
• 4.2 钎料的成分分析50-51
• 4.3 钎料的组织分析51-59
• 4.3.1 钎料的金相组织51-53
• 4.3.2 钎料的SEM及XRD分析53-59
• 4.4 钎料的性能测试59-63
• 4.4.1 钎料的熔化温度区间测试59-60
• 4.4.2 钎料的拉伸性能测试60-63
• 4.5 本章小结63-64
• 第5章 钎焊接头的组织分析64-70
• 5.1 引言64
• 5.2 SZAM4#钉料钉焊接头的组织分析64-68
• 5.2.1 钎焊接头的金相组织64
• 5.2.2 钎焊接头的SEM分析64-66
• 5.2.3 钎焊接头的元素分布66-68
• 5.3 本章小结68-70
• 第6章 结论及展望70-72
• 6.1 结论70-71
• 6.2 展望71-72
• 参考文献72-78
• 致谢78-79
• 附件79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 马力;贺定勇;李晓延;蒋建敏;王立志;;Al-Mg-Zn钎料钎焊镁合金AZ31B接头的显微组织和性能[J];焊接学报;2009年11期

2 俞伟元;郭熠;路文江;;KF-KBr-AlF_3-CsF钎剂去除6061铝合金表面氧化膜机制[J];焊接技术;2012年07期

3 冯吉才,王亚荣,张忠典;镁合金焊接技术的研究现状及应用[J];中国有色金属学报;2005年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 曹全金;镁合金活性MIG焊接研究[D];大连理工大学;2012年

2 杨栋;深冷处理的AZ31镁合金MIG焊接接头组织与性能的研究[D];太原科技大学;2013年

3 丛康丽;镁合金钎料及钎焊接头的组织性能研究[D];郑州大学;2013年

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本文编号：807993