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.     

用复合中间层扩散连接钛铝基合金与镍基合金

采用Ti／Nb和Ti／Nb／Ni复合中间层扩散连接钛铝基合金与镍基合金．采用扫描电镜、电子探针等手段对接头的界面组织及断口进行分析,采用抗剪强度测试对接头的连接强度进行评价．结果表明,在连接温度为900℃,连接压力为20MPa固定的情况下,采用Ti／Nb复合中间层,在连接时间为30min时,接头抗剪强度最高为273．8MPa,接头断裂于GH99／Nb界面;采用Ni／Nb／Ti复合中间层,在连接时间为60min时,接头抗剪强度最高为314．4MPa,接头断裂于Ti／TiAl界面的Ti3Al反应层．采用Ni／Nb／Ti复合中间层所得接头强度较Nb／Ti复合中间层有较大提高,且接头的断裂位置发生变化,说明镍中间层的加入,对缓解接头应力有一定的作用．     

不同中间层TLP连接T91钢管的组织和性能

用BNi2、Fe78Si9B13和FeNiCrSiB合金作中间层,氩气保护,对T91钢管进行了瞬时液相扩散连接(TLP).分析了不同中间层TLP连接接头的显微组织、力学性能和元素分布.研究表明,用BNi2中间层连接的接头性能很差,而用Fe78Si9B13中间层连接的接头有硼化物生成,在合适的工艺参数下,用FeNiCrSiB中间层连接的接头,室温下的抗拉强度和抗弯强度等于或超过基体.指出接头的断裂是由于脆性化合物的形成和接头显微组织的不连续引起的.     

热处理对镁铝镓合金显微组织及力学性能的影响

为了提高镁铝镓合金的力学性能,通过金相显微镜、扫描电镜等分析手段及硬度、室温拉伸性能测试,研究热处理工艺对Mg-8%Al-2%Ga合金显微组织及力学性能的影响.结果表明,Mg-8%Al-2%Ga合金固溶处理时,首先固溶的是片状的次生β-Mg17Al12相,然后是离异共晶β-Mg17Al12相;随着固溶时间的延长,晶粒逐渐长大,并且在随后的时效处理时析出方式由非连续析出为主逐渐变为连续析出为主.硬度测试结果表明,固溶+时效处理后试样的硬度与固溶时相比有明显提高;且2h固溶+16h时效时达到峰值.室温拉伸试验结果表明,经415℃、2h固溶+168℃、16h时效处理后,合金的综合力学性能最好.     

Mg/Al固相连接镁铝元素扩散行为的分析

以AZ31镁合金和纯铝为研究对象,利用电子万能压力机在不同的加热温度下对镁和铝异种金属进行连接,并用扫描电镜、X射线衍射仪对Mg/Al接头界面组织结构进行了观察和分析。结果表明,当加热温度为440℃时,Mg/Al接头界面结合良好,Mg/Al接头过渡区附近主要形成Mg2Al3和Mg17Al12金属间化合物。     

镁-铝异种金属冷金属过渡连接焊接性分析

通过CMT(Cold Metal Transfer)冷金属过渡焊接的工艺对镁(AZ31B)-铝(6061)异种金属焊接性进行了研究,试验中选用AZ61,4043焊丝、采用热镀锌钢板HDG60作为过渡金属,分别用于镁-钢、铝-钢侧焊接,选取合适的焊接工艺参数,使其间接实现了镁-铝异种金属连接的目的。研究得出：使用这种方法可以形成镁-钢熔钎焊焊接接头,铝-钢熔钎焊焊接接头组成的复合接头;同时冷金属过渡焊接可以通过保持较低焊接热输入从而降低界面反应层的厚度;而且镀锌钢板中间过渡层的使用也避免了镁-铝直接焊接时形成的脆性金属间化合物,如Al3Mg2,Mg17Al12等。采用该方法连接的镁-铝异种金属焊接接头的抗拉强度超过180 MPa,并且有较好的断后伸长率,相比铝镁异种金属CMT直接焊接,性能得到很大的改善,因此使用镀锌钢板中间过渡层的使用实现铝镁异种金属之间的连接是一种行之有效的方法。     

铝含量对碳纳米管／镁基复合材料的影响

研究了Al含量对碳纳米管/镁基复合材料显微组织和力学性能的影响.结果表明,当Al含量为8%时,复合材料晶粒细小,并具有最佳的强度、硬度和塑性组合;随着Al含量增加,复合材料中出现粗大的、沿晶界连续分布的金属间化合物Mg17Al12相,导致复合材料的抗拉强度和伸长率下降.     

La对镁/铝液固扩散连接界面组织及性能的影响

利用压铸工艺将液态镁和固态铝液.固复合是一种镁/铝异种材料焊接的新工艺。镁/铝异种活性金属液.固连接的难点首先是固态铝合金属表面存在一层氧化膜,阻碍镁/铝异种活性金属之间形成冶金结合,其次是镁/铝液固复合过程中无法避免地形成大量的金属间化合物,这些脆性相极大地破坏了界面的力学性能。对铝合金表面进行氧化膜去除工艺,并在此基础上,利用自制的液固双金属复合装置将液态镁镧中间合金与经过表面处理的固态铝合金进行液固复合。研究镁合金中的稀土La对镁铝液固扩散连接界面组织及性能的影响。结果表明:镁合金中加入稀土La后,镁铝扩散连接界面处的βMg变少、变细,铸态晶粒细化;大部分La与Al结合生成高熔点、高热稳定性的稀土相Al相;当镁合金中含有1%(质量分数)稀土La时,界面可达到最大的抗剪强度88.5MPa。     

镁稀土合金的焊接性研究

采用手工钨极氩弧焊(TIG焊)对3mm厚的镁稀土合金(Mg.5wt%Gd-0.8wt%Zr)薄板进行对接焊,分析了其焊缝成型、接头显微组织、力学性能和断裂机理.结果表明:当电流为80～85A、焊速为4～5mm/s时,焊缝区无夹渣,成型性好,未发现裂纹和气孔缺陷.相对母材和热影响区,焊缝的晶粒明显细小,显微硬度比热影响区和母材稍高.接头抗拉强度可达母材的72.24%,接头试样从焊缝处断裂,扫描断口为典型的解理断裂,而母材试样出现明显的撕裂韧窝.     

不同铝添加量对镁合金显微组织及大气腐蚀行为的影响

利用SEM、EDAX、XRD等技术分析3种不同Al添加量的镁合金的显微组织和相结构，经实验室模拟金属大气腐蚀实验后观察其腐蚀形貌。结果表明，随着Al含量的增加，Mg-Al合金中β相（Mg17Al12）的数量明显增加；不存在β相的镁合金表面腐蚀产物较少，基体腐蚀较浅，存在β相的镁合金表面腐蚀产物较多，基体出现较深的腐蚀坑；β相的数量与分布的不同是镁合金腐蚀形貌存在差异的主要原因。     

WE54镁合金中析出相的特点

WE54(Mg-5.4Y-2.3Nd-1.6Gd-0.5Zr)镁合金试样在铸态、T4和T6状态下,呈现出不同的显微组织形貌特征和微区化学成分,而且力学性能也随着处理工艺的不同而发生变化。采用金相显微镜、大功率X射线衍射仪、高分辨场发射扫描电镜及能谱仪分析研究了WE54合金的微观组织形貌、析出相以及微区化学成分的变化。结果表明,WE54合金在铸造状态下,Mg12Nd和Mg24Y5两种新相沿着晶界析出,呈现出网状结构,稀土Gd完全固溶在基体之中,在晶内和晶界析出物的微区化学成分分析中没有发现Gd;经过固溶处理后,铸态时沿晶界分布的大块析出物几乎全部固溶于基体Mg之中,力学性能有所提高;经过人工时效后,晶内析出大量细小的新相。经过对比试样沿横向和纵向析出相的特点,确定该析出相为片状结构。析出相沿3个方向排列分布,而且3个方向之间夹角互成120°,呈现出严格的位向关系,合金的强度进一步得到提高,但伸长率有所降低。     

超声波辅助钎焊镁铝异种金属接头微观组织研究

铝合金和镁合金都具有密度小,比强度高等优点,在航天、航空等行业得到了广泛的应用。但这两种金属焊接时极易生成脆性的金属间化合物,使其很难获得性能优良的接头。在钎焊时,如何选择钎料避免有害金属间化合物的生成,是获得铝/镁异种金属优质接头的关键。为此本文选用了Sn基和Zn基两种钎料,在大气下采用超声波辅助钎焊技术进行了6063铝合金/AZ31B镁合金的焊接,通过OM、SEM以及EDS能谱对比分析了两种钎料钎焊接头组织。实验结果表明,采用Sn基钎料,钎焊接头不会生成Mg-Al脆性金属间化合物,钎缝中会溶解Al元素,Al元素以Al基固溶体相和Ag（Al）相形式存在于钎焊接头中,并且在超声波作用时间达到4.5s时,Al元素均匀分布在整个钎缝中。采用Zn基钎料,钎焊接头中有大量脆性Mg/Al金属间化合物生成,同时在钎缝组织晶界处有第二相低熔点Sn颗粒的弥散分布。     

固溶处理对含RE铝牺牲阳极组织与性能的影响

熔炼了Al-5Zn-0．05In-0．1Sn-1Mg-0．1RE合金牺牲阳极材料，510℃分别固溶处理4h和10h。采用电子探针(EPMA)和能谱分析，观察了主要析出相的变化，测定了铝阳极电化学性能。结果表明：铝合金晶界的复合金属化合物因固溶处理球化，并有RE和Sn的掺入；固溶处理使铝阳极的溶解更均匀，但电流效率未降低；RE在晶界的析出阻止了因Sn的析出引起的晶界腐蚀。     

GW83合金的固溶处理工艺研究

测试了GW83合金的室温力学性能和维氏硬度,研究了热处理工艺对GW83合金组织及力学性能的影响及其作用机理.     

GW83合金的固溶处理工艺研究

测试了GW83合金的室温力学性能和维氏硬度,研究了热处理工艺对GW83合金组织及力学性能的影响及其作用机理。     

微量钪对Al-15Ag合金时效特性与微观组织的影响

通过时效硬化曲线测量及时效组织分析，研究了微量钪对Al-15Ag合金时效行为和显微组织的影响。在Al-15Ag合金中添加0．2％Sc(质量分数，下同)，可以增强合金在190℃和350℃时效的时效硬化效果，延长峰时效的到达时间。微量钪的添加促使合金中y’相细小密集地析出，同时钪的存在减少了y’相宽面上的位错台阶数。含钪Al-15Ag合金中y’相长大过程比较缓慢的微观机理是微量钪的添加影响了合金中y’相宽面上的台阶分布。     

GZ121和GWZ1241的显微组织和相组成研究

通过光学显微镜（OM）、电子显微镜（SEM和TEM）研究了两种变形镁合金GZ121（Mg-12Gd-1Zn-0．5Zr）和GWZ1241（Mg-12Gd-4Y-1Zn-0．5Zr）的显微组织和相组成。结果表明：GZ121的铸态显微组织由α-Mg晶粒和沿晶界网状连续分布的粗大、发达的树枝状共晶相组成。而GWZ1241的铸态显微组织由α-Mg晶粒和沿晶界不连续分布的细小、均匀的共晶相和两种非平衡相组成。Y的加入显著细化共晶组织。结合SEM-EDS和TEM-EDS分析可发现，GZ121合金组织的共晶相为Mg5（Zn0．5Gd0．5），而GWZ1241合金的共晶相为Mg5（Zn0.5Gd0.4Y0.1）。并且在GWZ1241合金的显微组织还发现两种非平衡相，即片状的MgGdZn5和块状的Mg3（Gd0．5，Y0.5）相。     

铝基复合材料与铝合金的TLP扩散连接

采用TLP扩散连接方法对铝合金与SiC颗粒增强Al基复合材料进行了连接试验研究，应用扫描电镜和能谱分析技术对TLP连接接头进行了微观组织观察和接头区域各元素的浓度分布测试。结果表明，SiC颗粒增强铝基复合材料与铝合金连接接头区域连接界面向铝合金一侧偏移，接头区域溶质原子浓度分布非常不均匀，由于溶质原子扩攻速度以及中间层和母材冶金反应的不同，导致铝基复合材料与铝合金的TLP扩散连接过程存在明显的非对称性。