Zn作中间层的ZK60/5083二次真空扩散焊接头显微组织与力学性能

采用二次真空扩散焊的方法,以纯Zn箔作为中间层,实现了ZK60镁合金和5083铝合金的连接。采用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对焊接接头界面显微组织、元素分布和断口特征进行观测和表征,并测试了接头的显微硬度和剪切强度。结果表明,接头界面区由镁锌共晶相MgZn_2层、残余锌层、铝基固溶体与锌基固溶体的混合物层和铝基固溶体层组成。由于Mg-Zn金属间化合物的生成及Zn原子扩散进入Al基体中产生强化作用使得焊接接头界面区的显微硬度明显高于两侧,呈现"双峰"趋势,接头的平均剪切强度为22.6 MPa,断裂发生在MgZn_2层与残余锌层界面处。     

AZ31变形镁合金的铜夹层扩散焊连接试验研究

选取厚度50μm的纯Cu箔作为夹层,在加热温度480℃、保温时间30min、压力10MPa、真空度1×10-2pa条件下对AZ31B镁合金进行真空扩散焊连接,利用SEM、EDS、XRD、显微硬度计等测试方法对接头界面区域的显微组织和性能进行分析.试验结果表明,利用镁与铜原子互扩散在接头处形成扩散界面区,能够实现镁合金的可靠连接.焊接接头由靠近母材一侧的扩散过渡区和中间扩散区组成,其中扩散过渡区主要是Mg(Cu,Al)固溶体基体及弥散析出的Mg17(Al,Cu)12相,中间扩散区主要由Mg2Cu、MgCu2中间相和Mg(Cu)固溶体混合而成.在焊接接头界面区域内,显微硬度值呈现台阶式递增的分布规律,其中扩散过渡区的硬度高出镁基体15～20HV,而中间扩散区的硬度高出镁基体50～60HV.     

Mg/Al异种材料扩散焊界面组织结构及力学性能

Mg/Al扩散焊接头界面区由铝板侧过渡层(Mg2Al3相)、中间扩散层(MgAl相)、镁板侧过渡层(Mg3Al2相)组成.SEM观察分析表明,在界面铝板侧扩散层与中间扩散层之间存在一定的扩散空洞,不利于获得接头性能优良的扩散焊接头.随着加热温度的升高界面抗剪强度呈现先增大再降低的趋势,当加热温度475 ℃,保温时间60 min及压力0.081 MPa时,接头可达到最大抗剪强度18.94 MPa.接头界面扩散区的显微硬度范围为260～350 HM,明显存在三个不同硬度分布区,随着加热温度的提高,扩散区的显微硬度及扩散区宽度也相应增加.     

镁合金与不锈钢的瞬间液相扩散连接

以Cu箔为中间夹层对AZ31B镁合金与304不锈钢进行瞬间液相扩散连接,研究了焊接接头的微观结构和连接强度。结果表明,在510℃/30 min、530℃/10 min下进行扩散连接时,接头界面区没有出现共晶液相,界面结合较弱;520℃/30 min、530℃/20 min时,接头界面区形成Mg-Cu共晶液相,焊缝宽度显著增加,界面结合强度提高;530℃/30min时,镁基体一侧形成350μm的层状扩散区,接头显微组织依次是Mg-Cu共晶组织层、富Mg固溶体层、弥散分布于镁合金基体的Mg17(Cu,Al)12相和分布于镁合金晶界的Mg-Cu-Al三元化合物所组成的镁合金基体渗透区,其剪切强度达到最大(52 MPa);540℃/30 min、530℃/40 min时,界面扩散区的共晶液相发生等温凝固,镁合金基体晶界处Mg-Cu-Al三元金属间化合物呈连续网状分布,接头的剪切强度降低。AZ31B基体发生了再结晶及晶粒长大。     

Al/Ni异种金属超声波点动焊接工艺及界面组织分析

对1060铝合金和N4镍合金异种金属进行了超声波点动焊接,优化了焊接工艺,分析了接头界面组织,焊接接头组织微观形貌和力学性能.结果表明,超声波焊接能够实现1060铝合金和N4镍合金异种金属的有效连接,能够得到韧性和强度都很高的焊接接头;确定了铝镍异种金属超声波焊接的焊接工艺参数为焊接压力25.2~36.0 MPa,焊接时间75~85 ms;当焊接压力为32.4 MPa,焊接时间为85 ms时,抗剪强度超过铝侧母材.焊接接头界面的XRD和EDS分析结果表明,接头界面存在由Al,Ni两种元素互扩散而形成的2 μm厚的反应扩散层.     

采用两种银基活性钎料钎焊AlN陶瓷与可伐合金的接头组织与性能

采用Ag-Cu-Ti和Ag-Cu-In-Ti两种活性钎料箔带,分别在860℃/10 min和760℃/10 min两种规范下对AlN与可伐合金(4J29)进行了真空钎焊连接,获得了冶金质量良好的接头. 对接头室温抗剪强度进行了测试,AlN/Ag-Cu-Ti/4J29和AlN/Ag-Cu-In-Ti/4J29两种接头强度分别为126和113 MPa. 微观分析结果表明,两种接头中靠近陶瓷母材附近生成了连续的扩散反应层,结合XRD结果,该层主要由TiN相组成,反应层的厚度对接头强度有影响;钎缝基体区由铜基固溶体、银基固溶体和复杂的Ni(Fe,Co)-Ti化合物组成.     

铝-镀锌钢板脉冲旁路耦合电弧MIG熔钎焊工艺及接头组织分析

提出了脉冲旁路耦合电弧MIG焊(pulsed DE-MIG welding)方法并介绍了其基本原理,针对该方法的特点和控制要求,建立了基于快速原型的脉冲旁路耦合电弧MIG焊试验系统,实现了铝-钢异种金属的连接.对铝-钢接头的组织成分进行分析.结果表明,铝-钢连接处的中间界面区Al和Fe原子扩散比较充分,生成了层状的Fe2Al5Zn0.4三元金属间化合物;焊趾部位存在富锌区,主要由α-Al固溶体和少量β-Zn相组成.同时对搭接接头进行了抗拉剪强度试验,最大强度达到186.73 MPa.     

Al-Si-Cu-Zn急冷钎料钎焊铝及铝合金的界面结构及强度

采用Al70Si7.5Cu20Zn2.5和Al65Si10Cu20Zn5两种急冷钎料钎焊L2纯铝和6063铝合金,研究钎焊接头的界面微观结构和力学性能.结果表明,急冷钎料钎焊接头由母材、界面区和钎缝中心组成.界面区为αAl固溶体,钎缝中心组织为αAl固溶体 θ(Al2Cu)相 Si相.采用Al65Si10Cu20Zn5急冷钎料钎焊的接头抗剪强度均高于Al70Si-7.5Cu20Zn2.5急冷钎料钎焊的接头强度;匹配氯化物钎剂钎焊的接头强度均高于氟化物钎剂.在相同的工艺条件下,采用急冷钎料钎焊的L2纯铝接头,其抗剪强度都明显高于相应的常规钎料,其增加值在40%左右.     

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

采用Sn-30Zn(质量分数,%)钎料对Mg/Al异种金属进行低温钎焊.并利用扫描电子显微镜、电子探针研究了钎焊接头在不同焊接工艺参数下的微观组织演变过程,同时采用维氏硬度仪及万能力学性能试验机对接头的显微硬度和力学性能进行了测试.结果表明,当钎焊温度为330℃,保温时间为5 s时,钎焊接头组织性能较好.接头组织主要分为近镁侧的Mg₂Sn化合物层、近铝侧的Al-Sn-Zn固溶体层、焊缝中心三个区.焊缝中心区以Sn-Zn的过共晶组织为基底,上面弥散分布着Mg₂Sn相,铝基固溶体相.接头的最佳平均剪切强度为60.47 MPa.     

镁/钢异种金属CMT对接熔钎焊连接机理

文中用AZ61镁焊丝以及冷金属过渡焊接方法对接形式连接镁合金AZ31和镀锌钢板,在焊接过程中保持焊接速度不变,通过调节送丝速度和对钢板开不同的坡口研究不同焊接工艺参数下焊缝的表面成形、接头的力学性能和微观组织结构. 结果表明,通过调节合适的焊接参数以及坡口形式,镁-钢之间能形成焊缝成形美观、接头最大抗拉载荷达到4.02 kN的镁钢对接熔钎焊接头. 并且熔钎焊接头包括镁侧的熔焊接头和钢侧的钎焊接头,钎焊接头由两部分组成,一部分是坡口面上的镁与裸钢板之间的钎焊接头,另一部分是镀锌钢板上表面的镁-镀锌钢之间的钎焊接头. 镁-镀锌钢侧的钎焊连接主要由靠近镁侧的(α-Mg+MgZn)的共晶相,以及靠近钢侧的Fe-Al相反应层实现连接. 无镀锌层的钢和镁连接主要依靠焊丝中的微量Al元素扩散到钢表面形成Fe/Al相来实现连接.     

Characterization of diffusion-bonded joint between Al and Mg using a Ni interlayer

Aluminum and magnesium were joined through diffusion bonding using Ni interlayer. The microstructure and mechanical performance of the Al/Ni/Mg joints at different temperatures was investigated by means of scanning electron microscope(SEM), electro-probe microanalyzer(EPMA), X-ray diffraction(XRD), Vickers hardness testing, and shear testing. The results show that the addition of Ni interlayer eliminates the formation of Mg–Al intermetallic compounds and improves the bonding strength of the Al/Mg joints. The Al/Ni/Mg joints are formed by the diffusion of Al, Ni and Mg, Ni. The microstructure at the joint interface from Al side to Mg side is Al substrate/Al–Ni reaction layer/Ni interlayer/Mg–Ni reaction layer/Mg substrate multilayer structure. The microhardness of the Mg–Ni reaction layer has the largest value of HV 255.0 owing to the existence of Mg_2Ni phase.With the increase of bonding temperature, the shear strength of the joints increases firstly and then decreases.The Al/Ni/Mg joint bonds at 713 K for 90 min, exhibiting the maximum shear strength of 20.5 MPa, which is greater than that of bonding joint bonded directly or with Ag interlayer. The fracture of the joints takes place at the Mg–Ni interface rather than the Al–Ni interface, and the fracture way of the joints is brittle fracture.     

基于Ti中间层的AZ31镁合金/6061铝合金电阻点焊研究

通过添加钛箔中间层,研究了镁/铝合金异种金属电阻搭接接头的微观组织与力学性能。研究结果表明,添加0.2mm厚度钛箔中间层可以大幅提高镁/铝异种金属电阻点焊接头的结合强度,接头的最大拉剪力随焊接电流的增大先增大后减小;当焊接电流为14kA时,最大拉剪力达到最大为2.2kN。铝钛界面处有TiAl₃生成,接头断裂在镁侧热影响区上,经过换算接头的剪切强度能够达到156MPa。通过SEM和EDS分析,添加钛中间层阻断了镁合金和铝合金的相互扩散,钛中间层阻碍了Mg-Al金属间化合物的生成,从而大大提高接头的结合强度。     

Influence of Zn Interlayer on Interfacial Microstructure and Mechanical Properties of TIG Lap-Welded Mg/Al Joints

This study explored 6061 Al alloy and AZ31B Mg alloy joined by TIG lap welding with Zn foils of varying thicknesses, with the additional Zn element being imported into the fusion zone to alloy the weld seam. The microstructures and chemical composition in the fusion zone near the Mg substrate were examined by SEM and EDS, and tensile shear strength tests were conducted to investigate the mechanical properties of the Al/Mg joints, as well as the fracture surfaces, and phase compositions. The results revealed that the introduction of an appropriate amount of Zn transition layer improves the microstructure of Mg/Al joints and effectively reduces the formation of Mg-Al intermetallic compounds (IMCs). The most common IMCs in the fusion zone near the Mg substrate were Mg-Zn and Mg-Al-Zn IMCs. The type and distribution of IMCs generated in the weld zone differed according to Zn additions; Zn interlayer thickness of 0.4 mm improved the sample’s mechanical properties considerably compared to thicknesses of less than 0.4 mm; however, any further increase in Zn interlayer thickness of above 0.4 mm caused mechanical properties to deteriorate.     

Laser welding/brazing of 5182 aluminium alloy to ZEK100 magnesium alloy using a nickel interlayer

Aluminium alloy and magnesium alloy were successfully joined by using laser welding/brazing technology via a nickel interlayer. Microstructure and mechanical properties of the dissimilar Al/Mg joints with and without a nickel interlayer were comparatively investigated. No joints were achieved without a nickel interlayer; after welding, specimens were separated without applying any force. By inserting a nickel interlayer, sound metallurgical bonding were obtained at the interfaces. Hence, the joint strength reached 410 N with the failure at Mg/Ni interface. The influence of Ni interlayer on the weld defect, microstructure and joint strength was studied, and the joint formation mechanism was also discussed.     

焊接温度对Mg/Al扩散焊接头微观组织和性能的影响

采用真空扩散焊在不同焊接温度下对AZ31B镁合金和6061铝合金进行连接。利用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）和能谱（EDX）观察Mg/Al异种金属接头的显微组织。结果表明：随着焊接温度的升高,扩散区各层的厚度增加,且组织发生明显变化。440°C时扩散层由Mg2Al3层和Mg17Al12层组成;460和480°C时由Mg2Al3层、Mg17Al12层和Mg17Al12与镁基固溶体的共晶层组成。随着加热温度的升高,高硬度区域显著增多,区域内不同位置的硬度存在明显差别。当焊接温度为440°C时接头的最大抗拉强度为37MPa,脆性断裂发生在Mg17Al12层。     

镀锌钢一6016铝合金异种金属加入中间夹层铅的激光焊接

对1．2mm厚镀锌钢板和1．15mm厚6016铝合金平板试件进行了加入中间夹层铅的激光搭接焊试验,通过调整焊接工艺参数获得最佳焊接成形,利用卧式金相显微镜、扫描电镜、x射线衍射、微机控制电子万能试验机等手段研究了焊接接头各区域的金相组织、断口形貌、主要物相与接头力学性能．结果表明,在钢／铝激光焊中添加中间夹层铅,焊接接...     

镁铝异种金属搅拌摩擦焊搭接接头组织与性能分析

采用搅拌摩擦焊技术对异种金属铝合金5083和镁合金AZ31进行了搭接焊试验.对接头的力学性能、组织形貌及断口形貌进行了观察和分析.结果表明,在铝板置于上层、搅拌针长度小于铝板板厚的情况下,使用合适的工艺参数,这两种轻合金可以获得抗剪性能良好、界面结合紧密、无缺陷的搭接接头,从而使镁板和铝板通过由一定金属间化合物组成的界面区过渡层形成了良好的连接;接头都断裂于界面结合处,铝侧是由塑性撕裂导致的"小坑"组成,而镁侧主要为河流状花样;在界面中心区出现了明显的硬度升高现象.     

采用铌中间层的钛合金与不锈钢的真空热轧连接界面的显微组织及性能

进行了钛合金与不锈钢采用铌中间层的真空热轧连接实验,分析了连接界面的显微组织及性能。结果表明,采用铌中间层能够明显提高接头的塑性。当压缩率为25%,轧制速度为38 mm/s,热轧温度为800°C和900°C时,不锈钢与铌的连接界面没有明显的金属间化合物层;当热轧温度为1000°C和1050°C时,不锈钢与铌连接界面形成Fe-Nb金属间化合物层,并且当热轧温度为1050°C时在金属间化合物层与不锈钢之间出现开裂。铌与钛合金连接界面的扩散层厚度随着热轧温度的升高而增大。热轧温度为900°C的连接接头的拉伸强度可达-417.5MPa,拉伸试样断裂于铌中间层,断口呈塑性断裂特征。热轧温度为800°C的热轧过度接头分别与钛合金和不锈钢进行TIG焊接,TIG焊后热轧过度接头的拉伸强度可达-410.3 MPa,拉伸试样断裂于铌中间层,断口呈塑性断裂特征。     

保温时间对瞬时液相扩散连接的Ti3Al /Ti2AlNb接头微观结构及力学性能的影响

采用Ni-Ti复合箔片作为中间层,在990 ℃、低连接压力（0.1 MPa）下,通过瞬时液相（TLP）扩散连接制备了Ti₃Al/Ti₂AlNb异种合金接头。分析了保温时间（10~90 min）对Ti₃Al/Ti₂AlNb接头微观结构及力学性能的影响,并研究了TLP扩散连接接头的界面演变和形成机制。结果表明,Ti₃Al/Ti₂AlNb接头具有典型的“Ti₃Al | Al_0.5Nb_0.5Ti₃ | 残余 Ni | NiTi | NiTi₂ | 残余 Ti | Al_0.5Nb_0.5Ti₃ | Ti₂AlNb”多层梯度结构。随着保温时间的延长,接头的抗剪切强度先增大后减小,当保温时间达到60 min时,Ti₃Al/Ti₂AlNb接头的抗剪切强度最大,达到167±12 MPa。另外,接头的断裂主要发生在Ti₂AlNb/Ti附近的NiTi₂层,并向Ti层延伸,呈现出脆性断裂的特征。     

TC4钛合金与Al6061铝合金热等静压扩散连接接头的界面特征及力学性能

对TC4钛合金和Al6061铝合金的异种金属进行了热等静压扩散连接实验,研究了TC4/Al6061连接接头的界面特征、形成机制和力学性能,并通过热力学分析解释相关实验现象。结果表明,热等静压扩散连接及后续退火处理后,两侧母材元素发生了明显的互扩散,其中Si、Mg元素在化学势驱动力作用下分别富集于扩散过渡区和Al侧界面。接头界面发生冶金反应生成TiAl₃、TiAl、Ti₃Al等金属间化合物,通过有效生成热模型计算表明TiAl₃相优先生成。硬度实验表明界面生成的Ti-Al金属间化合物具有较高的硬度。拉伸实验显示接头最大抗拉伸强度达到了144 MPa。