Mg-Cu擴散偶界面反應及AZ31B-Cu擴散釬焊研究.pdf

1、鎂及鎂合金由于諸多的性能優(yōu)勢而被譽為21世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ牟牧现?，銅及銅合金在電子電工等領(lǐng)域也有很廣泛的應用。為了充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，有必要對其進行焊接。本文首先對 Mg/Cu二元擴散偶在430℃-485℃進行熱擴散實驗，借助 SEM、EDS等測試手段研究界面擴散區(qū)顯微組織的演變規(guī)律；其次以鋁箔、鎳箔作為中間夾層，研究了恒定加壓、梯度加壓、間歇性梯度加壓三種加壓方式對AZ31B/Cu擴散釬焊接頭的組織與性能的影響；最后以鋅基釬料ZnA

2、l15作為中間夾層，研究了加熱溫度和保溫時間對AZ31B/Cu接頭組織和性能的影響。
　　研究結(jié)果表明：Mg/Cu擴散偶在485℃以下熱擴散后，界面反應層組織主要由寬大的Mg基體擴散區(qū)、Cu2Mg區(qū)和狹窄的Cu基固溶體區(qū)組成，其中Mg基體擴散區(qū)由α-Mg固溶體區(qū)及沿其晶界分布的顆粒狀Mg2Cu相組成，Cu原子在Mg基體中的擴散以晶界擴散為主。界面反應層內(nèi)的Cu2Mg層厚度與溫度之間呈指數(shù)增長關(guān)系。485℃熱擴散4h后，Mg/Cu擴

3、散偶界面反應層組織主要由Mg基體擴散區(qū)、（α-Mg+Mg2Cu）共晶和Cu(Mg)固溶體區(qū)組成。擴散區(qū)硬度明顯高于兩側(cè)母材，485℃以下時，硬度最大值出現(xiàn)在靠近銅基體一側(cè)，485℃時，擴散區(qū)硬度的最大值出現(xiàn)在共晶組織區(qū)。
　　以鋁箔、鎳箔作為中間層，在500℃，20min，恒定加壓、梯度加壓、間歇性梯度加壓三種加壓方式下，均可獲得完整的AZ31B/Cu擴散釬焊接頭。加壓方式對鋁夾層AZ31B/Cu擴散釬焊接頭的影響更為顯著，恒定加

4、壓的接頭組織以粗大的金屬間化合物為主；梯度加壓時接頭界面區(qū)形成不連續(xù)的菊花狀共晶組織；間歇性梯度加壓的接頭組織以均勻連續(xù)的共晶組織為主，接頭界面區(qū)組織從銅側(cè)起依次為γ-Cu、AlCu4、(Mg2Cu+α-Mg)共晶、Al2CuMg、(Al12Mg17+α-Mg)共晶和α-Mg。對于以鋁箔作為中間夾層的AZ31B/Cu焊接接頭，恒壓時硬度最大，梯度加壓時最小。剪切強度恒壓最小，間歇性梯度加壓時最大。
　　以鋅基釬料ZnAl15作為中

5、間夾層，在480℃-500℃，10min-30min條件下，可以實現(xiàn)AZ31B/Cu異質(zhì)金屬的冶金結(jié)合。界面擴散區(qū)主要由鎂基滲透層、共晶體與化合物的混合層、銅基固溶體層構(gòu)成，接頭組織從銅基體側(cè)依次為：γ-Cu、AlCu4、Al6CuMg4、(Al12Mg17+α-Mg)共晶、(Mg2Cu+α-Mg)共晶、(MgZn+α-Mg)共晶和α-Mg。在480℃-500℃、20min條件下，ZnAl15夾層 AZ31B/Cu擴散釬焊接頭的顯微硬度