CuNi复合中间层对Mg/Al扩散焊接接头组织及力学性能的影响

采用真空扩散焊接的方法获得了Mg/CuNi/Al扩散焊接接头。采用万能试验机测试焊接接头剪切强度,通过SEM,EPMA,XRD对焊接接头的显微结构和物相组成进行了分析。结果表明,Mg/CuNi/Al扩散焊接接头剪切强度随焊接温度和保温时间的增加先增加后减小,焊接温度440℃,保温时间90 min时,接头剪切强度最大值达到22.4 MPa。焊接接头主要由Al3Mg2致密组织层、Al12Mg17针状组织层、Al12Mg17和α-Mg网状组织层组成,Cu、Ni富集于网状组织层中。Mg/CuNi/Al扩散焊接接头断口主要由Al3Mg2、Al12Mg17、AlCu3、Al2Cu和Al7Cu23Ni化合物组成,断裂方式以脆性断裂为主。     

中间层Zn对Mg-Al异种金属焊接的影响

对镁铝异种金属进行扩散焊接,分别研究了直接焊接和加Zn中间层焊接。通过SEM、EDS、XRD和万能试验机对焊接接头进行结构和性能表征。结果表明,Mg-Al直接焊接时主要生成了Al3Mg2和Al12Mg17金属间化合物相,接头剪切强度随保温时间增加先增加后减小,焊接温度440℃、保温时间100 min时,Mg-Al焊接接头剪切强度达到26.1 MPa。Mg-Zn-Al焊接接头避免了Mg-Al系金属间化合物的生成,界面主要由Mg-Zn共晶层、MgZn化合物层和Al-Zn固溶层组成,接头剪切强度达到38.5 MPa。     

Mg1/Al1060真空扩散焊接头微观组织演变及性能分析

利用真空扩散焊接技术,实现了工业纯镁Mg1与工业纯铝Al1060的连接.采用扫描电镜、能谱仪、万能力学试验机、显微硬度测试仪、电化学工作站等对扩散反应层的微观组织、物相成分及其性能进行研究.结果表明,Mg/Al真空扩散焊会在接合处生成由镁铝系金属间化合物组成的扩散反应层,随着保温时间延长,反应层的厚度逐渐增加,微观组织形态发生明显变化.扩散初期反应层呈现为单层结构,Mg₂Al₃相会在接合界面优先析出.保温时间达到60 min时,界面会生成Mg₁₇Al₁₂新相层.当保温时间延长至90 min时,反应层演变为三层结构,由Mg₂Al₃层、Mg₁₇Al₁₂层、(Mg₁₇Al₁₂共晶+Mg基固溶体)层组成;随着保温时间延长,接头的剪切强度呈先升高后降低的趋势,在保温60 min时可承受的剪切力达到1 245.7 N,断裂发生在靠近铝侧的Mg₂Al_3...     

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.     

Mg/Al真空扩散焊接头界面的显微组织和力学性能

对Mg/Al异种金属进行真空扩散焊接,采用SEM和XRD等手段分析接头界面微观结构和相成分,研究Mg/Al界面组织结构的演变规律,测试接头的抗弯强度。结果表明:真空扩散焊接能够实现Mg1/Al1060的连接;扩散焊接过程中,界面发生扩散反应生成中间相Mg_2Al_3和Mg_(17)Al_(12),且Mg_2Al_3相生长速率要快于Mg_(17)Al_(12)相;中间相由初始的岛状组织,经纵向长大相互连接,最后形成均匀平直的扩散反应层;接头最高抗弯强度为36.3MPa,断裂发生在扩散反应层,属于准解理断裂。     

AZ91B镁合金TIG焊接头组织与性能

使用AZ61和AZ91焊丝TIG焊AZ91B镁合金均可获得组织致密、焊缝与母材结合良好的焊接接头。焊缝组织由分枝发达、呈雪化状的α枝晶以及晶间(α Mg17Al2)低熔点共晶体组成；熔合区组织由细小的α-Mg等轴晶和晶间共晶体组成；热影响区组织接近母材，由粗大的α-Mg树枝品和分布于其间的α Mg17Al2共晶体组成。由于焊接过程中镁的过热蒸发，导致焊缝相对含Al量升高，共晶体含量增多，从而使焊缝热裂纹倾向增大。使用ER AZ61焊接AZ91B合金更易获得抗热裂性能高、与母材成分和组织一致性好的接头；而且接头抗拉强度和伸长率也较高。     

Ni夹层AZ31B/Cu异种材料接触反应钎焊接头组织及性能分析

采用Ni箔作为中间层,对AZ31B/Cu异种金属进行接触反应钎焊试验。对不同工艺参数下所得接头扩散区的组织及性能进行研究,从而找出最佳工艺参数范围。结果表明:当500℃×30 min时,焊接接头组织致密,界面接触良好,接头扩散区由Cu侧灰白色化合物层、层片状共晶组织层和深灰色Mg基体扩散层组成;当焊接温度500℃保温10~30 min时,焊合效果良好,无冶金缺陷;随着保温时间的延长,接头界面区主元素互扩散能力和扩散区宽度均升高;不同保温时间下钎焊接头的显微硬度分布规律基本一致,从Cu侧到Mg基体均呈先增后减的变化趋势,且接头扩散区的显微硬度明显高于两侧母材。     

AZ91D镁合金TIG焊接接头组织及性能研究

使用与母材AZ91D镁合金同质焊丝进行TIG焊接.采用金相显微镜、X射线衍射仪、拉伸试验机、布氏硬度计等分析测试手段对接头的组织特征、相组成和力学性能进行分析.结果表明:焊接电流为140 A,氩气流量12 L/min时,焊接接头的抗拉强度为母材的80%左右,断裂发生在热影响区.焊缝区组织是比母材晶粒细小、更均匀的等轴晶.X射线衍射表明该区由α-Mg固溶体和Mg17Al12相组成.     

焊接能量对Mg/Ti超声波焊接接头微观组织与力学性能的影响

采用超声波焊接技术对Mg/Ti异种金属进行了焊接,研究了不同焊接能量对接头界面峰值温度、界面形貌、界面原子扩散程度以及力学性能的影响规律。研究发现:Mg/Ti超声波焊接接头整体界面较平直,局部界面有较小起伏,未发现裂纹、未熔合等缺陷,也未看到明显的反应层;随着焊接能量的增大,界面峰值温度升高,原子扩散层厚度增大,连接区面积逐渐增大,接头力学性能得到提高,而能量达到2000J时镁侧母材出现裂纹;接头断裂模式分为界面断裂和纽扣断裂,界面断裂时断裂发生在镁侧扩散层区域和镁侧非扩散层区域。扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析表明,Mg/Ti连接界面区域无明显的金属间化合物生成。     

TiAl合金/40Cr钢摩擦焊接头的组织与力学性能(英文)

讨论了焊后热处理对Ti Al合金与40Cr热轧钢摩擦焊接头显微组织及力学性能的影响。焊态下,钢侧界面层附近发生马氏体转变,界面层中碳原子富集生成Ti C,降低了接头的力学性能;Ti Al合金侧形成了羽毛状及魏氏体组织。经580°C和630°C保温2 h焊后热处理,界面层附近形成回火索氏体组织,碳弥散分布,接头的抗拉强度由焊态时的86 MPa分别提高至395 MPa和330 MPa。焊态下,接头沿界面层断裂;热处理后,接头呈准解理断裂,断裂位置位于Ti Al合金侧,距界面层约1 mm。     

镁合金与铝合金的夹层扩散焊连接

采用锌夹层在356℃温度下对镁铝异种金属进行扩散焊连接,并对接头的微观组织和力学性能进行分析.结果表明,利用镁与锌原子互扩散形成低熔点共晶液相区,能够实现镁铝材料的可靠连接.镁铝焊接接头界面区由铝锌反应层、未充分扩散锌层、锌镁反应扩散层组成.铝基体侧铝锌反应层是固溶体层,镁基体一侧锌镁反应扩散层主要是过饱和的固溶体基体及弥散析出的中间相,该区的中间相成分为Mg2Zn11及MgZn2.锌夹层的加入可有效阻止镁铝之间的互扩散.锌夹层镁铝扩散焊接头抗剪强度远超过镁铝直接真空扩散焊接头的抗剪强度.断口观察及相分析表明,接头失效发生在锌镁反应扩散层.     

镁合金表面新颖多层的耐腐蚀Mg-Al金属间化合物涂层(英文)

通过AlCl3-NaCl熔盐扩散表面改性,在镁合金表面制备多层的Mg-Al金属间化合物层。熔盐扩散的处理温度为400 °C,此温度低于纯铝粉扩散的处理温度。熔盐扩散处理后,在镁合金表面形成 Al12Mg17、Al0.58Mg0.42和Al3Mg2多相层的金属间化合物涂层。通过电化学阻抗实验将表面改性和未经表面改性的镁合金的耐蚀性进行比较,发现镁合金表面经过熔盐扩散处理的极化电阻远大于未经表面改性镁合金的。这是因为在镁合金表面形成均匀的多相金属间化合物层。     

Mg/Cu/Al接触反应钎焊工艺及元素扩散行为分析

采用铜中间层对镁合金与铝合金进行了接触反应钎焊,利用SEM,EDS研究了接头的微观形貌及组织结构,并对界面Cu元素的扩散行为进行了分析. 结果表明,铜中间层可有效阻隔镁与铝的接触反应,界面无Mg-Al系金属间化合物生成;相同温度下,Cu原子在Mg元素中的扩散能力远大于在铝中的扩散能力,导致Al/Cu侧在温度低于560 ℃时无法产生有效连接,且温度高于570 ℃时镁合金溶解过多,工艺区间过窄. 在565 ℃保温20 min可实现连接,但抗剪强度仅12.6 MPa. 采用低温长时间保温,随后高温短时加热的工艺可实现Mg/Cu/Al接头有效连接. 在475 ℃保温60 min,560 ℃加热7 min的条件下,接头强度可达31.2 MPa.     

扩渗温度和时间对镁合金表面Al-Zn共渗层显微组织的影响

    采用扩渗法在镁合金表面共渗Al-Zn,研究了扩渗时间和温度对表面合金层显微组织的影响.结果表明：当温度为390℃时,随着扩渗时间的增加,生成的表面合金层由不连续金属间化合物层(Al6Mg10Zn、Al5Mg11Zn4)＋过渡层变为连续金属间化合物层+过渡层;此过程应是物理置换扩散机制和反应扩散机制同时存在,生成的金属间化合物相主要为Al6Mg10Zn和Al5Mg11Zn4两种类型金属间化合物,其中Al5Mg11Zn4是较为稳定的相;当温度提高到410℃时,晶界扩散活性提高,晶界扩散通道增强,仅为2小时已出现了严重的沿晶界扩渗,造成合金层中金属间化合物沿晶界呈网状不均匀分布.     

Direct dissimilar joining of aluminium alloys and polyamide 6 by friction lap joining*

Direct dissimilar joining of various Al alloy (A1050, A3004, A5052 and A5083) plates and a polyamide 6 plate was performed using friction lap joining (FLJ) with the Al alloy plate as a top and the polyamide 6 plate as a bottom. The effect of Mg content in Al alloys on the joining strength was investigated. TEM analysis made clear that the polyamide 6 and Al alloys were joined via oxide layer consisting of Al₂O₃ and MgO. The results of XPS analysis indicated that MgO was formed by the heating during FLJ, and the quantity of MgO was increased with increasing Mg content in Al alloys. The tensile shear strengths of A3004, A5052 and A5083 joints were saturated to about 2 kN because of the tensile fracture at the polyamide 6 plate outside the tool-passed zone, which were higher than that of the A1050 joint fractured at the joint interface. The peel strength of the joint was increased with increasing Mg content in Al alloys, and the fracture occurred both at the joint interface and at the polyamide 6 plate on the joint area. The fraction of polyamide 6 plate fracture was also increased with increasing Mg content in Al alloys.     

退火处理对Al/ZE42/Al复合板界面组织和腐蚀行为的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、盐水浸泡等方法研究了退火热处理工艺对Al/ZE42/Al复合板界面微观组织和该复合板在5.0%Na Cl(质量分数)水溶液中腐蚀行为的影响。实验结果表明:Al/ZE42/Al复合板经退火处理后,界面区域发生Mg和Al等元素的互扩散,界面扩散层包含2个反应层,靠近ZE42镁合金一侧的反应层为Mg_(17)Al_(12)相,靠近Al板一侧的反应层为Al_3Mg_2相,随着退火温度的升高或者保温时间的延长,ZE42/Al界面扩散层的厚度增加,ZE42镁合金发生了再结晶组织转变;退火热处理没有明显改善Al/ZE42/Al复合板的耐腐蚀性能,提高了腐蚀速率,其腐蚀机制为复合板边部向内部扩散而导致的电偶腐蚀加剧。     

Effect of Solution Treatment on Microstructure and Corrosion Properties of Mg–4Gd–1Y–1Zn–0.5Ca–1Zr Alloy

The as-cast multi-element Mg–4Gd–1Y–1Zn–0.5Ca–1Zr alloy with low rare earth additions was prepared, and the solution treatment was applied at different temperatures. The microstructural evolution of the alloy was characterized by optical microscopy and scanning electron microscopy, and corrosion properties of the alloy in 3.5% NaCl solution were evaluated by immersion and electrochemical tests. The results indicate that the as-cast alloy is composed of the a-Mg matrix,lamellar long-period stacking-ordered(LPSO) structure and eutectic phase. The LPSO structure exists with more volume fraction in the alloy solution-treated at 440 °C, but disappears with the increase in the solution temperature. For all the solution-treated alloys, the precipitated phases are detected. The corrosion rates of the alloys decrease first and then increase slightly with the increase in the solution temperature, and the corrosion resistance of the solution-treated alloys is more than four times as good as that of the as-cast alloy. In addition, the alloy solution-treated at 480 °C for 6 h shows the best corrosion property.     

Effects of Joining Conditions on Microstructure and Mechanical Properties of C_f/Al Composites and TiAl Alloy Combustion Synthesis Joints

Cf/Al composites and TiAl alloy were joined by combustion synthesis in different joining conditions.Effects of additive Cu,joining temperature and holding time on joint microstructure and shear strength were characterized by employing DTA,SEM,EDS,XRD and shear test.Results show that the additive Cu in the Ti–Al–C interlayer could significantly decrease the reaction temperature owing to the emergence of Al–Cu eutectic liquid.Reaction degree of the interlayer was influenced by joining temperature and holding time.Due to the barrier action of formed TiAl3 layer,reaction rate of Ti and Al was determined by the atoms diffusion.The reaction between Ti and Al was more sensitive to the joining temperature rather the holding time.The joints shear strength was influenced by joining condition directly.The maximum shear strength of CS joints was 25.89 MPa at 600 °C for 30 min under 5 MPa.Interface evolution mechanism of the CS joint was analyzed based on the experimental results and phase diagram.     

TiAl与Ni基合金接触反应钎焊接头界面组织及性能

以Ti为中间层实现了TiAl与Ni基合金的接触反应钎焊。采用扫描电镜和电子探针等手段对钎焊接头的界面结构及生成相进行分析,并对接头剪切强度进行测试。结果表明:当钎焊温度为960℃时,钎缝主要由Tiss和Ti2Ni组成;当钎焊温度从960℃升高到1000℃时,钎缝中生成Ti-Al及Al-Ni-Ti化合物,典型界面结构为:GH99/(Ni,Cr)ss/Ti2Ni+AlNi2Ti+TiNi/Ti3Al+Al3NiTi2/Ti3Al+Al3NiTi2/TiAl;钎焊温度继续升高,Ti3Al和Al3NiTi2变得粗大,导致接头性能下降。当钎焊温度为1000℃,保温10min时,接头剪切强度达到最大值233MPa。随钎焊温度的升高,钎缝厚度先增加后减小。     

AZ81镁合金压入蠕变性能

采用自制装置对AZ81镁合金进行压入蠕变实验,通过建立稳态压入蠕变本构模型分析合金的蠕变机制,利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等方法研究合金蠕变前后的组织和成分。结果表明:压铸AZ81合金在稳态蠕变阶段的应力指数n为2.08,蠕变激活能QC为87.26 kJ/mol;蠕变诱导β相首先由非连续方式析出,到达一定程度后连续析出;沿晶界析出的β相导致合金抗蠕变性能降低;蠕变温度越高,基体和析出相的晶粒尺寸越大;压铸AZ81合金的压入蠕变机制为晶界扩散主导的位错交滑移运动。