AZ31B-Cu異種材料焊接界面微觀結(jié)構(gòu)及元素?cái)U(kuò)散的研究.pdf

1、鎂具有密度小、高的比強(qiáng)度、比模量、儲(chǔ)存量大以及可回收利用等優(yōu)點(diǎn),銅具有的高導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、耐腐蝕性及良好的冷、熱加工性能等優(yōu)點(diǎn),鎂銅雙金屬材料的研究和應(yīng)用已經(jīng)從航海、軍工領(lǐng)域延伸到了諸如汽車、計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備等具有高附加值的民用產(chǎn)品,為達(dá)到減重及產(chǎn)品多重性的目的,有必要對(duì)這兩種金屬進(jìn)行焊接。本文對(duì)AZ31B鎂合金與銅進(jìn)行擴(kuò)散釬焊和搭接TIG焊,借助SEM、EPMA、XRD、顯微硬度計(jì)等測(cè)試手段,對(duì)接頭界面微觀結(jié)構(gòu)和擴(kuò)散行為進(jìn)行了研究。<

2、br>　　對(duì)于鎂合金AZ31B/Cu擴(kuò)散釬焊,Mg-Cu共晶液相對(duì)母材Cu的潤(rùn)濕性良好,而對(duì)母材AZ31B的潤(rùn)濕性較差,前者為潤(rùn)濕鋪展,后者是反應(yīng)鋪展和潤(rùn)濕鋪展;擴(kuò)散釬焊接頭擴(kuò)散區(qū)由晶界滲透層、低熔點(diǎn)共晶層以及Mg-Cu金屬間化合物層組成,接頭微觀結(jié)構(gòu)依次為:a-Mg/沿a-Mg晶界析出相Mg17(Cu,Al)12/a-Mg/(a-Mg+Mg2Cu)共晶/Cu2Mg金屬間化合物/(a-Mg+Mg2Cu)共晶/Cu(Mg)固溶體。接頭擴(kuò)散

3、區(qū)的顯微硬度呈梯度分布。
　　隨著焊接溫度和保溫時(shí)間增加,擴(kuò)散釬焊接頭擴(kuò)散區(qū)寬度顯著增加,而接頭的剪切強(qiáng)度表現(xiàn)出先升高再降低的變化規(guī)律,在500℃、40min、2.5MPa條件下,接頭剪切強(qiáng)度達(dá)到最大值61MPa,約為母材44%,斷口呈準(zhǔn)解理斷裂特征。
　　AZ31B/Cu搭接TIG焊接頭由熔焊區(qū)和釬焊區(qū)構(gòu)成,其中熔焊區(qū)的顯微組織主要由柱狀晶和等軸晶組成,相結(jié)構(gòu)包括a-Mg、Cu(Mg)固溶體、Cu2Mg和Mg2Cu相以及少

4、量的氧化物。TIG焊接頭斷口發(fā)生熔焊區(qū)靠近鎂側(cè),接頭Cu側(cè)斷口為塑性斷口形貌,Mg側(cè)斷口為典型的脆性斷口形貌。
　　以Mg/Cu作為擴(kuò)散偶,在不同的工藝參數(shù)條件下進(jìn)行了擴(kuò)散試驗(yàn),研究了擴(kuò)散偶界面反應(yīng)層的生長(zhǎng)機(jī)理,采用Boltzmann-Matano分析方法建立了Mg元素、Cu元素在界面擴(kuò)散區(qū)濃度分布方程,結(jié)合誤差函數(shù)解和擴(kuò)散系數(shù)建立了界面過渡區(qū)元素的反應(yīng)擴(kuò)散方程,計(jì)算了Mg和Cu元素分別在Mg2Cu和Cu2Mg中的濃度,并與EPM