添加Ag中间层的镁铝固相连接研究

以AZ31镁合金和纯铝为研究对象,用电子万能压力机对镁和铝添加Ag片进行连接,并用扫描电镜对Mg/Ag/Al接头界面组织结构进行观察和分析,结果表明,Mg/Ag接头界面结合良好,在扩散区形成Mg3Ag和MgAg金属间化合物,Ag/Al接头未形成扩散层。经计算可知,Mg,Ag在各化合物层的扩散系数随加热温度的升高而增大,而且Mg在2种化合物中的扩散迁移能力强于Ag。     

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.     

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.     

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。     

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。     

焊后退火Al-Mg界面金属间化合物生长行为

研究了6061Al铝合金和AZ31B镁合金的搅拌摩擦搭接焊(FSLW)接头微观组织及焊后热处理过程中接头界面金属间化合物(IMC)生长行为. 结果表明,在接头界面处,金属间化合物层由连续的β-Al3Mg2(靠近铝侧)相和γ-Al12Mg17(靠近镁侧)相组成. IMC层的厚度随着时间延长或者温度的提高而增加,并且β-Al3Mg2相生长快于γ-Al12Mg17相. 整个IMC层的生长厚度与退火时间的平方根成线性关系,其生长受扩散机制影响. 随着温度从300 ℃增加到400 ℃,IMC层生长的扩散系数从2.88×10-14m2/s增加到3.67×10-13m2/s. 界面IMC层的生长激活能为82.5 kJ/mol.     

镁铝异质搅拌摩擦焊搭接接头微观组织分析

采用搅拌摩擦焊方法对厚度为3mm的镁合金和铝合金进行了异质金属的搭接实验,焊后对接头的微观组织形貌以及主要成分进行了分析.研究结果表明,在镁铝界面处形成了一个过渡层,接头主要通过该过渡层形成连接,过渡层内弥散分布着大量树枝状晶Mg17Al12和柱状晶Al3Mg2.     

Al-Ni-CuO中间层自蔓延连接Cf/Al与TiAl接头的微观形貌及其形成机制

采用14Al-2Ni-3CuO中间层真空加热实现了Cf/Al复合材料与TiAl合金的自蔓延连接,获得了良好的接头.分析了Al-Ni-CuO粉末中间层的DTA曲线,研究了其放热机制,阐述了接头界面的形成过程.结果表明,加热温度升高到500℃,铝与CuO即发生氧化还原反应,放出大量的热;加热温度升高到600℃左右,中间层局部的实际温度已经超过了铝的熔点,铝开始熔化,液态铝将固态镍包围,铝与镍发生反应,生成NiAl3.在最终接头的TiAl侧,中间层与TiAl生成TiAl3;在Cf/Al侧,中间层与Cf/Al生成NiAl3;中间层中的镍向Cf/Al复合材料中扩散,与铝基体发生反应生成NiAl3.     

铁/铝扩散偶界面反应层生长机理分析

在不同的加热温度和保温时间条件下,对铁/铝扩散偶的元素扩散特征和界面反应层形成机理进行了探讨.结果表明,保温时间较短,界面结构为纯铁/FeAlx+Al/FeAl/纯铝,保温时间超过某一临界值,不稳定的FeAlx、准稳定的FeAl将转化为稳定的Fe2Al5和FeAl3金属间化合物,最终界面反应层结构为纯铁/Fe2A15+...     

Al/Cu异种有色金属的真空钎焊工艺

针对铝和铜异种有色金属钎焊工艺,从钎料选择、焊前清理、接头装配和钎焊工艺要点等方面时Al/Cu真空钎焊的去膜机理和界面结合特点等进行了研究,分析了真空钎焊加热温度、升温速度、保温时间和真空度等工艺参数对钎焊接头性能的影响.结果表明,Al-Si钎料中加入1%～1.5%的Mg作为活化剂,有利于铝母材表面氧化膜的去除;加热温度、保温时间及钎科用量对母材溶蚀的产生具有重要影响.     

感应加热连续退火对铜包铝复合线材再结晶组织和界面金属间化合物的影响

研究了在250~470℃下感应加热连续退火对冷拉拔铜包铝复合线材包覆Cu层和Al芯组织、界面层金属间化合物组成和厚度的影响,并与传统炉式等温退火的实验结果进行了比较.结果表明:当感应加热温度为250℃时,Cu层和Al芯只发生回复现象;Cu层和Al芯分别在300和330℃时开始发生再结晶,在430℃时均发生完全再结晶,平均晶粒尺寸分别约为6.0和7.3μm.当温度为360℃时,Cu/Al界面形成了不连续分布的CuAl2金属间化合物;当温度为390℃时,界面形成了连续分布的CuAl2层,430℃时形成了CuAl2和Cu9Al42种化合物层,平均厚度分别约为0.52和0.48μm.进一步升高温度,Cu层和Al芯的晶粒明显长大,界面化合物层厚度呈增大趋势.在本工作实验条件下,冷拉拔铜包铝复合线材合理的感应加热连续退火温度为430℃.与炉式等温退火工艺相比,感应加热连续退火方法可明显细化铜包铝复合线材Cu层和Al芯的再结晶晶粒,显著减小界面金属间化合物层厚度.     

Mg-Al异种金属激光对接焊接头组织和性能研究

对镁、铝异种金属进行激光对接焊接,研究了Mg/Al对接焊接接头组织和性能。通过SEM、EDS、XRD和显微硬度等方法对焊接接头进行结构和性能表征。结果表明,Mg-Al对接焊接时在激光功率2000 W、焊接速率2 m/min下可以得到成形良好的焊接接头。焊缝处主要生成了Al基固溶体相和Al3Mg2金属间化合物相,焊缝靠近Mg侧存在熔合线,靠近Al侧组织更加均匀。焊缝处显微硬度明显高于母材,显微硬度最大值为240 HV,最大值出现在焊缝靠近镁合金侧。     

脉冲电流对钛/铝异种金属熔钎焊界面特征的影响

采用填丝脉冲钨极氩弧焊(P-GTAW)对TA15钛合金与2024铝合金进行焊接试验. 分析脉冲电流对钛/铝异种金属界面结合特性的影响;观察接头厚度方向不同位置Ti/Al界面显微组织特征,并对界面反应层的物相组成和化学元素分布进行分析. 结果表明,采用P-GTAW实现了钛与铝异种金属薄板的对接,钛合金发生微量熔化,与铝合金形成熔钎焊结合;通过采用脉冲电流,改善了Ti/Al界面的能量密度分布,减小了接头厚度方向界面的显微组织差异;由于脉冲电流的作用,减少了Ti/Al界面附近连续脆性金属间化合物的生成,降低了接头的裂纹敏感性,提高了接头的性能.     

Al/Ti异种金属TIG熔钎焊接头界面行为及断裂行为

以TIG电弧为热源,Al Mg3焊丝为填充材料,采用BSE、EDS、XRD以及万能拉伸试验机对5052铝合金和Ti-6Al-4V钛合金的TIG熔钎焊接头界面行为及断裂行为进行了研究。结果表明:焊接电流显著影响铝/钛钎焊界面反应层的形态及厚度,进而对铝/钛焊接接头的力学性能产生显著影响。当焊接电流为75 A时,铝/钛钎焊界面形成锯齿状的Ti Al3反应层,在拉伸试验中,接头断裂发生在铝合金母材,最高抗拉强度达到185 MPa。     

三层复合板铝/镁合金/铝FSW接头的微观组织与抗拉强度

摘 要:文中进行了不同焊接速度下三层复合板Al/ AZ31/Al 搅拌摩擦焊接（FSW）工艺试验,并观测分析了其接头成形、显微组织和拉伸性能。实验研究结果显示：在实验优化的工艺参数下,焊缝接头成形较好,其内部呈层状分布且未发现缺陷;焊核区（NZ）晶粒细化明显,大角晶界（HAGBs）和再结晶晶粒占比达80%;在焊缝前进侧带状组织区（BS）和镁、铝界面处存在金属间化合物（IMC）,主要为Al3Mg2和Al12Mg17;随焊速增加,焊接接头抗拉强度先增大后减小,在V=100mm/min时焊核区铝层晶粒平均尺寸为1.75μm,接头抗拉强度达到最大87.3MPa,是母材的50.8%。     

点焊工艺参数对汽车用镁铝异种合金接头组织和性能的影响

采用电阻点焊实现了对镁铝异种金属的焊接,研究了焊接压力、焊接电流、焊接时间对Mg/Al点焊接头组织和力学性能的影响。结果表明,随着焊接压力、焊接电流和焊接时间的增加,Mg/Al异种金属点焊接头拉剪力先增加后减小;熔核晶粒尺寸随着焊接电流的增大、焊接时间的延长而增大;焊接压力7 k N、焊接电流40 k A、焊接时间100 ms时,Mg/Al异种金属点焊接头拉剪力达到最大值3.3 k N。     

铝/钢固态焊接合界面金属间化合物生长机制

在保持固态条件下,分别变化加热温度、时间对铝/Q235钢爆炸焊接头进行加热处理.分析了接合界面区反应层形貌等微观特征,探讨了加热温度、加热时间对反应层厚度的影响,研究了接合界面金属间化合物的生长行为.界面反应物是由靠近铝合金侧的反应物为Fe₄Al₁₃和靠近钢侧反应物为Fe₂Al₅构成.金属间化合物层随着加热时间的延长而变厚.结果表明,金属间化合物的生长满足抛物线法则,其生长激活能为33.26 kJ/mol.     

稳恒强磁场对1420铝锂合金扩散连接性能及元素扩散的影响

采用金属镓作中间层,通过机械加压的方式制备了Al-Li/Al-Li和Al/Al-Li的扩散偶试样,在超导强磁场装置中对扩散偶试样进行真空热处理;通过剪切试验对经稳恒强磁场热处理后试样的连接强度进行了测试,通过EBSD和EDS对扩散偶界面处微观组织和界面附近Mg元素的含量与分布进行了观察与测量,并对1420铝锂合金中的Mg元素在1060纯铝中的扩散系数进行了计算. 结果表明,扩散连接接头抗剪强度随着磁感应强度的增加而增大,在热处理参数为:温度520 ℃、磁感应强度12 T、时间1 h时,接头抗剪强度达到最大188 MPa,为母材的94.2%,比无强磁场环境热处理的结合强度提高了168%;同时,随着磁感应强度的增加,1420铝锂合金中的Mg元素在1060纯铝中的扩散距离增加,扩散系数增大,12 T强磁场环境下比0 T(无磁场)环境下扩散系数提高了25%.     

填充材料对铝-钢建筑门窗材料熔钎焊接头组织和性能的影响

以Al Si5、Al Si12和Al Mg5作为焊丝,采用MIG+激光复合焊焊接铝合金和镀锌钢,研究了Si、Mg元素对焊接接头组织和性能的影响。结果表明,Si元素和Mg元素具有抑制铝-钢熔钎焊焊接界面金属间化合物层的作用,Si元素的效果要强于Mg元素,随着Si元素含量增加,抑制效果越明显。Si元素提高焊缝处显微硬度强于Mg元素,Si元素相比于Mg元素能够降低焊接接头的抗拉强度。     

冷喷涂Zn中间层对Mg/Al异种金属超声波焊接性能的影响

Mg/Al异种金属超声波焊接(USW)是当前研究的热点问题,但在焊接过程中形成的金属间化合物(IMC)导致接头强度较低。为提高接头强度,预先利用超音速冷喷涂技术在Mg板表面喷涂Zn粉作为中间层,后进行超声波点焊试验,分析了接头的微观组织和力学性能。研究表明:无中间层接头界面出现了大量的Mg-Al系金属间化合物Al_(12)Mg_(17),含Zn中间层接头界面中存在延性金属间化合物MgZn_2。Zn中间层有效阻止了Mg/Al相互扩散,抑制了Mg-Al系IMC的生成,提升了接头的性能,与无中间层接头相比,最大拉伸剪切载荷提升11.5%,剥离强度提升了29.5%。